《4.4放射性同位素的应用及防护》讲义

《4.4放射性同位素的应用及防护》讲义放射性同位素的应用及防护同学们，咱们现在学习的是沪教版选修23的内容，今天要讲的是第4章射线技术与原子结构中的4.4放射性同位素的应用及防护。这部分内容可有趣又重要啦。一、放射性同位素是啥呢？咱们先来说说放射性同位素是怎么来的。其实呀，原子就像一个小家庭，里面有质子、中子这些成员。同位素呢，就是原子这个小家庭里质子数相同，但是中子数不一样的成员。而放射性同位素呢，就是这些同位素里不安分的家伙，它们会自发地放出射线，发生衰变。这就好比有些小伙伴特别有活力，总是忍不住要展示自己的特殊技能一样。比如说，我们医院里经常用到的一种放射性同位素钴60。这钴60就是一种典型的放射性同位素。我有一次陪朋友去医院做放疗，就看到了钴60放疗仪。那时候我就想啊，这小小的东西怎么就能治病呢？这就是放射性同位素的神奇之处啦。二、放射性同位素的应用1、在医疗领域的应用疾病诊断放射性同位素就像一个个小小的侦探。我们给病人注射或者让病人吃进含有放射性同位素的药剂，然后这些放射性同位素就会随着人体的血液循环或者其他生理过程在身体里流动。就像给身体里的器官和组织都贴上了一个小标签。比如说，有一种放射性同位素碘131，它对甲状腺有特别的亲和力。如果甲状腺有问题，我们给病人吃了含有碘131的药剂，然后通过专门的仪器在体外就能检测到碘131在甲状腺部位的聚集情况，这样就能判断甲状腺是不是肿大啊，有没有功能亢进或者减退之类的毛病。这就好比在一个黑屋子里找东西，我们给要找的东西涂上了荧光粉，这样就能很容易看到它在哪里了。疾病治疗刚才说到我在医院看到的钴60放疗仪。钴60放出的γ射线就像一把把小飞刀，可以把癌细胞这个坏家伙给杀死。当然啦，这个过程是很精准的，医生会根据肿瘤的大小、位置等情况，精确地调整钴60放疗仪的照射角度和剂量。这就好比打仗的时候，要精确地瞄准敌人，不能伤到自己人。除了钴60，还有其他的放射性同位素也能用于治疗。像镭226也曾经在早期的癌症治疗中发挥过重要的作用。不过镭226因为它的放射性比较强，而且在衰变过程中会产生一些对人体有害的物质，现在用得比较少了。2、在工业领域的应用无损检测在工业生产中，我们生产的一些金属部件或者其他产品，有的时候我们想知道它内部有没有裂缝或者缺陷，但是又不能把它拆开来看呀。这时候放射性同位素就派上用场了。比如说，我们可以用铱192这种放射性同位素。把铱192放在要检测的部件旁边，它放出的射线穿过部件。如果部件内部有裂缝或者空洞，那么射线穿过这些地方的时候强度就会发生变化，就像光线穿过有洞的纸一样。我们通过检测射线强度的变化，就能知道部件内部的情况。这就好比给部件做了一个透视检查，不用开刀就能看到里面的情况。放射性示踪就像在一个大工厂里，有很多管道和流程，有时候我们想知道某种物质在这个复杂的流程里是怎么流动的。这时候我们可以给这种物质加上放射性同位素这个“小标签”。比如说在石油开采中，我们想知道注入地下的水或者化学药剂在油层里的流动情况，就可以在这些物质里加入放射性同位素。然后在油井周围检测放射性同位素的信号，这样就能清楚地知道这些物质的流动轨迹了。这就好像我们在一群小蚂蚁里放了几只带着小灯的蚂蚁，在黑暗里就能看到这几只蚂蚁的走向，也就知道了整个蚂蚁群的走向啦。3、在农业领域的应用辐射育种农民伯伯们想要培育出更好的农作物品种，放射性同位素就能帮忙。我们用γ射线等射线去照射种子。就像给种子做了一次特殊的“按摩”。经过射线照射后的种子，它们的基因会发生一些变化，有的时候就会产生一些我们想要的优良性状。比如说，可能会让小麦的产量更高，或者让玉米更抗病虫害。不过这个过程是有一定随机性的，就像抽奖一样，有时候能得到很好的结果，有时候可能就不太理想。所以科学家们要经过大量的筛选和实验，才能得到好的品种。农药和化肥的研究我们可以用放射性同位素来研究农药和化肥在土壤和农作物里的吸收、分布和代谢情况。比如说，我们在化肥里加入放射性同位素标记的元素，然后种上农作物，过一段时间检测农作物各个部位放射性同位素的含量，就能知道化肥里的营养元素是怎么被农作物吸收和利用的。这就好比给化肥的元素穿上了一件特殊的衣服，我们就能跟踪它的去向了。三、放射性同位素的防护1、放射性的危害放射性物质放出的射线就像小炮弹一样，打到我们身体里的细胞上，会把细胞里的一些结构给破坏掉。如果射线的剂量比较小，我们身体里的细胞可以自己修复这些损伤。但是如果剂量比较大，细胞就可能会被杀死，或者发生变异。就像一个小房子，如果偶尔被小石子砸一下，修一修还能住，但是如果被大石头砸得太狠了，房子可能就塌了，或者变得歪歪扭扭不像样子了。如果身体里很多细胞都被射线破坏或者变异了，就会引发各种疾病，比如癌症、白血病之类的。我听说过一个例子，有一个地区曾经发生过放射性物质泄漏事件。那个地区的很多人后来都得了奇怪的病，医生们一检查，发现很多都是和放射性辐射有关的疾病。所以放射性同位素的防护是非常重要的。2、防护的原则和措施时间防护简单来说，就是我们在有放射性物质的环境里待的时间越短越好。就像我们在一个很臭的地方，待的时间短就不会觉得太难受。比如说，在医院的放疗室里，工作人员在操作钴60放疗仪的时候，会尽快完成操作，减少在放疗室里停留的时间。距离防护射线的强度会随着距离的增加而减弱。这就好比一个小灯，离得越远就越暗。所以我们要尽量离放射性物质远一点。在有放射性同位素的实验室里，那些储存放射性同位素的容器都会放在比较远的、有防护的地方。而且工作人员在操作的时候也会使用一些长柄的工具，这样就可以离放射性物质远一些。屏蔽防护这就像是给放射性物质穿上一件防护服。不同的射线需要不同的屏蔽材料。比如α射线，一张纸就能挡住它；β射线呢，需要用铝板之类的材料来屏蔽；γ射线的穿透力很强，需要用铅板这样比较厚的材料来屏蔽。在医院的X光室，大家看到的那些门和墙里面都有铅板，就是为了防止X光射线泄漏出来伤害到外面的人。四、总结同学们，今天我们学习了放射性同位素的应用和防护。放射性同位素就像一把双刃剑，用得好可以给我们的医疗、