第2章放射化学分离方法
第二章 医用放射性同位素
(n,)反应生产的医用放射性核素： 24Na, 51Cr, 55Fe, 59Fe, 99Mo, 125I, 131I, 133Xe, 153Sm, 198Au, 203Hg. 2.（n,f)反应 3.（n,p)反应 4.（n,α)反应 （n,p),（n,α)反应生产的医用放射性核素： 3H,14C,24Na,32P,35S,45Ca,58Co,64Cu
3、放射性胶体和放射性气溶胶
A. 特性：
放射性胶粒：（比分子、离子的体积大）
放射性胶体溶液中，分散介质是液体，分 散相是由许多放射性分子或原子组成的聚 集体（胶粒）。所有胶粒都有带有同一种
电荷，相互排斥，不易凝聚，很稳定。
a、不能透过半透膜（如羊皮纸、火棉胶等
）和过细滤介质。
b、扩散速度慢，扩散系数小，在超速离心 场下沉淀。 c、同位素交换能力下降，且呈不可逆性， 许多则为离子、分子。
d、 能进行电泳和电渗析，在电介质作 用下可凝聚和解聚。（因有电荷） e 、放射性气溶胶可自发形成，浓度低， 但电离效应强，经呼吸道进入人体，造
成伤害 ( 容易被网状内皮细胞吸收而牢
固地积聚在体内 , 使放射性核素难以排 除) 。
B. 形成：
真胶体：胶粒 Φ 10-9μ m ，其溶解度， 溶液的pH值，及其中杂质影响形成。 假胶体：直径大于真胶体胶粒、普通 离心可沉淀。Po最易形成胶体， p可逆性。
吸附能力与玻璃的种类有关
与介质有关:在强酸性溶液中放射性核素不易 被吸附,以阴离子状态存在的放射性核素的吸附 是由范德华力引起的,因此吸附量也低. 除了玻璃外,滤纸对某些放射性核素的吸附也很强.
共沉淀：
沉淀的条件：Ksp
定义： 在溶液中引入某种常量物质并使 之沉淀时，微量放射性物质能被常量物 质载带而一起自溶液转入沉淀，这就是 放射性核素的共沉淀现象。
第二章.放射性测量讲解
1）固相测量 用玻璃纤维滤片或纤维素脂滤膜收集 细胞或其碎片等等，含0.4%PPO的甲苯 闪烁液1~3ml。 2）乳状液测量 适用于低水平大体积的水溶性样品， 常用乳化剂如Triton X-100，制成透明或 半透明状。
（二）样品制备： 将样品制备成适合放射性测量的形 式。常用的方法有淋洗法、提取法、分 离法、酸性消化法、碱溶解法和燃烧法 （使样品氧化或燃烧，无化学发光和明 显的淬灭）等。
3、计算机系统、辅助结构和电源
计算机系统的主要作用是适时采集数据 和处理数据、分析数据、显示数据并对 仪器进行自动控制。
由于仪器使用的目的、运行的方 式不同而具有不同的辅助结构，比如 全自动γ 计数器的自动换样装置。 放射性测量仪器的电源分为两类，一 类是直流高压电源，对于闪烁探测器， 主要用于光电倍增管各极分压供电； 一类是低压电源，主要供电子学线路、 计算机、辅助设备运行使用。
（二）淬灭校正的方法 产生淬灭的原因很多，导致不同 样品的探测效率不一致。需作淬灭校 正才能相互比较计数率。淬灭校正就 是要求出每一样品的实际探测效率， 再将其计数率cpm换算成衰变率dpm， 从而将淬灭程度不同的因素消除掉。 常用的方法有：内标准源法 、样品 道比法 、外标准道比法 、H数法等。
2 、样品体积；样品体积增加，漏计 角增大，自吸收也增大，计数效率下 降。因此，测量时需严格使样品体积 一致。 3 、射线的能量；一般来说能量越高 ，穿透力越强，与闪烁体作用产生光 子的几率越低，因此计数率也越低。
4、仪器分辨时间；测量仪能分别记 录两个相邻脉冲之间的最短时间叫做 分辨时间，若输入的脉冲信号间期小 于该分辨时间，仪器来不及反应而漏 计。漏计在测量较高放射性活度时的 几率更大。因此，高活度样品测量， 宜先取出部分稀释后再测，所得结果 需经过体积校正，换算为原始样品的 计数率。一般井型计数器不宜测量超 过5000cps的样品。
放射化学知识点整理
放射化学第一章绪论1.1898年M. Curie用化学方法发现放射性元素钋；2.1910年，英国的Cameron提出将其作为一个独立的分支；3.放射化学诞生于1898年。
4.1956年北大开始建设我国第一个放射化学专业。
5.1958年开始在全国正式招收放射化学专业本科生。
6.1981年，放射化学专业成为国家批准建立的首批博士点之一。
7.放射化学：是研究放射性元素及其衰变产物的化学性质和属性的一门科（基础8.放射化学：研究放射性化学的物理化学行为和状态及其分离纯化方法和原理）9.放射化学包括的内容：核化学，核药物化学，放射性元素化学，放射分析化学，同位素生产及标记化合物，环境放射化学。
10.辐射化学和放射化学的区别：放射化学侧重研究放射性物质的化学性质和化学行为，而辐射化学主要研究辐射（射线）对物质的作用11.放射化学的主要特点：放射性；不稳定性；微量性1-7第二章基础知识1.核素：具有相同的质子数Z、相同的中子数N、处于相同的能态且寿命可测的一类原子2.同位素：质子数相同、中子数不同的两个或多个核素。
3.异位素：中子数相同、质子数不同的核素为同中子:。
4.同质异能素：处于不同的能量状态且其寿命可以用仪器测量的同一种原子核5.同质异位素：不存在相邻的稳定的6.元素质子数的幻数：2, 8, 20, 28, 50, 和827.元素中子数的幻数：2, 8, 20, 28, 50, 82,和1268.质子和中子统称核子9质子和中子是核子的两种不同状态10.核力：核子间存在的短程强相互作用（吸引）11.原子核的核力作用半径大于电荷分布半径12.原子核的体积与原子核的质量数成正比13.原子核的核子密度约：1038核子•cm-314.核物质的密度约：1.66 ⨯1014(g•cm-3)15.位于中子滴线上的核素，其最后一个中子的结合能为零；16.位于质子滴线上的核素，其最后一个质子的结合能为零；17.核衰变：不稳定原子核自发地放出粒子或电磁辐射变成另一种原子核的过程；18.对任一元素，质量数越大，α衰变能越小，质量数越小，α衰变能越大19.相对于β稳定线，中子过剩的核素发生β-衰变，质子过剩的核素发生β+衰变；20.只有在衰变能大于1.02MeV的情况下才能发生β+衰变21.放射性活度：每秒钟放射出的粒子个数（A) Bq(贝可）, Ci（居里）, 1居里＝3.7⨯107Bq.22.质子：1H的原子核23.规定1u等于一个12C原子质量的1/1224.核物质：由无限多等量中子和质子组成的、密度均匀的物质称为核物质。
核化学
三、从核燃料后处理厂提取铀核裂变产物
铀核裂变产物多达200多种。 大多数裂变产物寿命短、产额低，难以提
取。 某些重要产物见表2-4
§2-4 人工放射性元素
放射性元素：指该元素所有的同位素都是放射性核 素。
某些重要产物在大气中的产生速度与含量见表
2-3。
2、地壳中天然放射性引起的核反应产物
地壳中的天然放射性核素放出的α粒子和γ射线也可引起核 反应，而生成新的放射性核素。例如： 19F(α,n)22Na
18O(α,n)21Ne
9Be(α,n)12C
由核自发裂变产生的中子和其它天然核反应产生的中子几乎 可以和所有的核素发生(n,γ),(n,2n),(n,p)或(n, α)核 反应而得到新的放射性核素。
二、钷 Pm Promethium 普罗米修斯（希腊 神话中的火神）
发现： 1945年 Jacob Marinsky 等从铀核 裂变产物中分离得到。
17种同位素， 4种同质异能素 重要核素：147Pm 只发射0.225Mev的β射
线，半衰期长（2.26年），可作为软β辐 射源用于密度计等制造。
2、对靶子物的要求
靶子物：生产放射性核素时，反应堆中受照射的物质 选择靶子元素含量最高的化合物，最好是单质。如果
靶子物是金属元素，常用氧化物或碳酸盐；如果是非 金属，常用它们的钾盐。特殊情况，用富集靶，以便 得到高比活度，高放射化学纯度的产品。 靶子物要有较高的纯度，特别是不能含有热中子截面 大的杂质（如B和Cd等）。 照射后易于化学Байду номын сангаас理。 靶子物应有较好的辐照稳定性和热稳定性，在反应堆 强辐射场中不分解，不生成有害于反应堆的气体和毒 物。
第2章中子活化分析
核分析基础及应用
第二章 中子活化分析
成都理工大学 核自学院
成都理工大学 李丹
1
核分析基础及应用
主要内容
概述 第一节 中子活化分析原理 第二节 快、慢中子活化分析技术 第三节 中子活化分析技术的应用 第四节 中子瞬发γ射线活化分析
2
核分析基础及应用
概 述
中子活化分析是一种有效的核分析技术，在 微量和痕量元素分析中占有重要的地位。 发展：
(n, α)，(n, p)的等反应生成放射性核素， 处理照射样品，测量放射性活度和射线能 量，可以确定靶样品中某种核素的含量和 种类。
irradiation
Out; radiochemical separation; decay;
measureme nt
11
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
7
核分析基础及应用
概 述
应用
• 作为一种常规的元素定量分析方法，广泛用于生物医学、
环境、地质、冶金、半导体工业、考古、刑侦等；
• 作为验证其它分析方法可靠性的一种检测手段，在许多
场合用于对比测量。
8
核分析基础及应用
概 述
新进展
• 进一步提高测量精确度、分析效率及提高分析灵敏度、
选择性
• 改善辐照设备、γ谱仪和谱的分解及计算机程序
21
核分析基础及应用
第一节 中子活化分析原理
一、活化分析公式
2. 冷却时间内的放射性活度 在冷却时间内，放射性核衰变，冷却到时刻t1未发生衰变的 放射性核数为：
N (t1 ) N (t 0 )e (t1 t0 )
活度为：
A(t1 ) N (t1 ) N (t0 )e (t1 t0 ) A(t0 )e (t1 t0 ) A(t0 ) D
3第二章临床放射生物学
细胞死亡： 1.增殖性死亡：几个细胞周期以后才死 即失去无限增殖能力
亡，
2.间期性死亡(凋亡)：几个小时内就死亡，细 胞对放射敏感性较高，比如淋巴细胞 细胞凋亡:是基因控制的细胞自主有序的死亡， 是主动争取的一种死亡过程。就像树叶或花自然 凋落一样。
辐射所致细胞死亡
几百戈瑞的大剂量照射之后，所有细胞机能都中止，最终发生细 胞溶解，这种情况被认为是细胞即刻死亡或间期死亡； 用较低的几个戈瑞照射正在分裂或还能进行分裂的细胞（如骨髓 细胞系、皮肤或小肠隐窝），此时部分细胞丧失其分裂或增殖能力。 另一方面，存活细胞或能够生存发育的细胞是指保持细胞增殖能力， 并能够因此而形成集落或克隆的细胞，这些细胞称为克隆源性细胞。 在体内，肿瘤和正常组织只有一小部分细胞属于克隆源性细胞，受照 后期数量迅速减少。 上述细胞死亡定义对放射治疗具有特殊意义，因为肿瘤细胞即使全都 依然存在，但失去了无限增殖能力，并因此而失去了局部浸润或远地 转移的能力，这样也就达到局部控制的目的。 同样，对于正常组织，大多数急性和慢性放射效应都发生在丧失生存 发育能力的情况下。
三.细胞存活曲线
受照射的细胞保留完整的增殖能力，能无限分裂 产生大量子代细胞形成一个集落或克隆的干细胞 称为细胞存活
细胞存活曲线：用来定量描述辐射吸收剂量与存 活细胞数量的相关性的一种方法。
指数性存活曲线：
细胞存活率与照射剂量成指数性反比关系，即在细 胞放射敏感性不变时，剂量越大，细胞死亡越多； 而敏感度越低，细胞存活率越高； 以同一剂量照射放射敏感与放射抗拒的细胞，其存 活率不同。根据指数性反比关系，即使照射剂量达 到极大时（临床一般不可能用这么高的剂量），也 会有少数细胞存活。p40图 用密集电离辐射如中子、a粒子为放射源，可有这 种放射效应。
核药学
核药学绪论核药物：用于体内进行医学诊断和治疗的某种特定核素及其标记的化合物或生物制剂核药学药物特点：放射性、不稳定性、用量少出；射能量（来源方便放射性比活度S：单位质量所含的放射性活度S=Am A+mm=0时，S最大，是放射性核素的特征性常数放射性（核素）纯度：在含有某种特定放射性核素的物质中，该核素的放射性活度与物质中总放射性活度的比值。
放射化学纯度RCP：在一种放射性核素产品中，以某种特定化学形态存在的这种放射性核素的百分含量(仅考虑一种核素的物质)放射性核素特点：微量和低浓吸附（放射性核素从液相或气相转移到固体物质表面的过程）、共沉淀和胶体 载体和无载体 辐射化学效应第三章 医用放射性核素医用放射性核素的来源 反应堆生产 加速器生产 核素发生器生产从核燃料后处理中获得 从天然物质中提取 放射化学分离方法1、放射化学分离中涉及的若干概念2、溶剂萃取法3、色谱法-柱色谱法 吸附柱色谱法，离子交换柱色谱法、凝胶渗透柱色谱法 -高效液相色谱法 -纸色谱法 -薄层色谱法 4、其他分离法-电化学分离法 -蒸馏法-快化学分离法第四章 放射性核素发生器长期平衡：当母体半衰期远大于子体半衰期，即 λ2≫λ1，子体与母体的活度相同10121A eA A t ==-λ(积累时间：7个子体半衰期后)暂时平衡：母体半衰期虽较子体长，但又不算太长，即λ2>λ1，子体按母体衰变速率衰变21112212T T T k k A A -=-=λλλ非平衡：当母体的半衰期小于子体时,即λ1>λ2,母子体之间达不到放射性平衡（逆向母牛）。
通常不用于发生器。
通式：tt t eA e e A k A 22102011222)(λλλλλλ---+--=当A 02=0时，可简化为：)(21011222t e t e A k A λλλλλ----=淋洗效率和淋洗曲线淋洗效率η(elution efficiency) 是指淋洗下来的子体核素活度(A 2)占淋洗开始时发生器中该核素总活度(A 20)的百分数,发生器种类：柱色谱发生器、萃取发生器、升华发生器 99Mo – 99mTc （吸附色谱、凝胶色谱）发生器 暂时平衡 锝发射半衰期（6.02h ）的γ射线140keV ，适合显像诊断)(964.01151.00105.00ttMoTc eeA A ---=188W – 188Re （吸附色谱、凝胶）发生器 暂时平衡铼发射半衰期（16.98h ）的β-（2.12MeV 和1.96MeV ）用于治疗 发射155keV 的γ射线，用于显像诊断 90Sr-90Y 发生器 90Y 半衰期64h ，β-能量2.279MeV ，用于治疗 68Ge-68Ga 发生器 68Ga 半衰期1.13h ，β+射线，用作PET 药物 113Sn – 113In m发生器 113In m半衰期1.66h ，γ光子393keV ，作γ照相机略高，可做扫描机第五章 医用放射性标记化合物第一节 概述1．标记化合物的命名 2. 标记化合物的分类3. 标记化合物的 若干基本概念第二节 放射性标记化合物的制备方法 化学合成法（chemical synthesis ） 生物合成法（biosynthesis method ）同位素交换法（isotope exchange method ） 金属络合物法 (metal complex method) 其他标记方法放射性标记化合物的纯化方法：可用各种分离方法，如萃取、沉淀、蒸馏法等，但医用放射性标记化合物多用微量分离技术，如各种色谱法（离子交换柱色谱、凝胶柱色谱、亲和柱色谱、高效液相色谱、纸色谱）和电泳法分离。
放射化学基础
第一节 放射性
一、放射性衰变规律
（一）放射性的定义
原子核自发地按固定的速率放出粒子的现象，即 为放射性
• 原子核自发地发射粒子(如α，β，p， 14C，…)或电磁辐射、俘获核外电子，或自 发裂变的现象称为放射性。
（二）衰变规律
衰变的统计规律：放射性衰变是一种随机事件，各个放
射性原子核的衰变是彼此独立的，大量放射性原子核的衰 变从整体上服从指数衰减规律
放射性浓度：单位体积中的放射性活度
A
CA
V
半衰期T1/2， 平均寿命τ
无论初始放射性核数的数目为多少，其所剩放射性核的数目为 初始数目的一半或已衰变了一半的核所经历的时间，即为该核 素的半衰期，即当N=1/2N0时所经历的时间，所以半衰期也可 表示为：
所以放射性衰变公式也可以表示为：
e N N ln 2 t
在1g239Pu（T1/2=24000a）和1g3H(T1/2=12.4a)中每分钟衰变多少个原子？
（三）分支衰变
• 某些放射性核素可以同时以几种方式衰变称分 支衰变。
• 在每一次衰变中，按其中第i种方式衰变的概率 为衰变的分支比。
64Cu
64Zn（40%） 64Ni（19%）
64Ni（41%）
（四）放射性衰变平衡
单位：Bq(贝可)——国际单位；其它有KBq, MBq, GBq; 1Bq=1dps（1次衰变/秒）
常用Ci（居里）表示，1Ci=3.7×1010Bq=37GBq
1Ci 相当于1g 226Ra的放射性活度 。
与放射性活度有关的几个概念
• 放射性比活度：单位质量的物质的放射性活度。
As A m
m为总质量，包含放射性物质和所有非放射性杂质的质量
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1、根据平均原子量及丰度计算U的量；
2、如以g为单位，则要注意与Bq/mg对应。 解：设需要m gU3O8
[ m 1 0 3 U 3 0 U 8 O ( 0 0 . 9 9 1 . 4 2 0 2 . 0 7 0 7 . 4 5 7 5 9 . 4 1 2 5 2 0 . 3 1 5 ) / 1 0 ] 0 1 B m 0 0
第2章放射化学分离方法
反载体Anti-carrier： 为了减少分离过程对杂质核素的载带，在加入被分
离核素和载体之外，还必须加入这些杂质核素的稳定 同位素或化学类似物，以减少它们对被分离核素和器 皿的污染，即起反载带作用，这类稳定同们素或化学 类似物就称为反载体或抑制体。
用MnO4从95Zr-95Nb体系中吸附95Nb时,加入稳定 的Zr。
第2章 放射化学分离方法
2.1 概况 已发现了112种元素，2800余种核素，271种是稳
定的，其余的都是放射性的。 放射性核素通常与其母体、其它子体以及其它放射
性核素共存，要得到某种放射性核素就必须进行一些 分离。
常用的分离方法有：沉淀法、溶剂萃取法、色谱法 等。
第2章放射化学分离方法
2.1.1放射化学分离中涉及的若干概念 放射性Radioactivity:
S0=K/MT
S0该放射性核素的一个特征常数，比活度的单位为
Bq/g。
S0
A mA
AmA6.021023
M
ln2 0.693
TT
s0
6.0210230.693 MT
1g任何放射 :S0 性 M K核 T B 素 g q
k值：S/60→min/60→h/24→d/365→a
第2章放射化学分离方法
简称放化纯度，指在一种放射性样品中，以某种 特定的化学形态存在的放射性核素占总的该放射性核 素的百分数（该物质中可能有多种放射性核素，只针 对某一种放射性核素而言）。
第2章放射化学分离方法
比活度(Specific activity)
单位质量的某种放射性物质的放射性活度。S=A/(mA+m)源自对于无载体的纯放射性核素，D
M M
第2章放射化学分离方法
2) 分离系数α
是指物料中两种物质经过某一分离过程后分别在
不相溶的两相中相对含量之比,它表示两物质经过分离
操作之后所达到的相互分离的程度。
A A B B
摩尔浓度（M）：表示1升溶液中所含溶质的摩尔
数。
第2章放射化学分离方法
滴定度（T）：表示1mL标准溶液相当于待测物质的
毫克数。
铀的容量法分析中，TU NH 4VO3 —标准钒酸铵溶液对铀 的滴定度(mg·mL-1 )。
第2章放射化学分离方法
2.1.2 放射化学分离中常用的指标
1）分配系数 D
某一物质M在不相溶的两相中达到分配平衡即在两 相中的浓度不再变化时，它分别在两相中的表观浓度 之比。
某些核素自发放出粒子或射线，或在轨道电子俘获 后放出射线，或发生自发裂变的性质。 放射性元素Radioelement：
具有放射性的化学元素。 放射性核素Radioactive isotope：
某种元素中发生放射性衰变的核素。放射性核素按 其来源有天然放射性核素和人工核素之分。 载体Carrier：
载体是以适当的数量载带某种微量物质共同参与某 化学或物理过程的另一种物质。
第2章放射化学分离方法
S 0 U 2 3 6 .8 0 1 2 2 M 0 3 0 .6 1 9 T 1 3 3 0 2 1 .3 4 3 .4 1 2 1 8 1 6 3 0 9 0 1 8 .4 B 2 m qg
S0Ra-226=3.7×1010Bq/g=3.7×107Bq/mg
例：计算1g下列放射性核素的 S 0 ：226Ra、210Po、
238U、222Rn、 220Rn、 219Rn。单位（Bq/mg） 238U：T1/2=4.468×109a 226Ra：T1/2=1602a
210Po：T1/2=138.4d
219Rn：T1/2=3.96s 220Rn：T1/2=55.6s 222Rn：T1/2=3.82d
第2章放射化学分离方法
放射性核素纯度(Radionuclide purity) 放射性核素纯度也称放射性纯度，指在含有某种
特定放射性核素的物质中，该核素的放射性活度对物 质中总放射性活度的比值。（该物质中可能有多种放 射性核素，放射性核素纯度只与其中放射性杂质的量 有关，而与非放射性杂质的量无关）。 放射化学纯度(Radiochemical purity)
210Po：1.66×1011Bq/mg，
第2章放射化学分离方法
放射性浓度(Radioactive concentration) 放射性浓度C是指单位体积某放射性活度。 C=A/V
单位为Bq/mL 或Bq/L。 例题：配1000mL浓度为10Bq/mL标准铀溶液，需分
析纯U3O8多少克? (已知：238U、 235U、 234U的丰度分 别为：99.275%，0.720%，0.0054%；比活度S0分别 为：12.4Bq/mg，79.4Bq/mg，2.3×105Bq/mg；U的平 均匀原子量为237.98，O的平均匀原子量为16)
解之m=0.479 g
第2章放射化学分离方法
其它常用的浓度单位
一般溶液的浓度
重量百分比浓度：100克溶液中所含溶质的克数 （W/W）。
重量体积百分比：100mL溶液中所含溶质的克数 （W/V）。
体积百分浓度：100mL溶液中所含原装液体试剂 的毫升数。
标准溶液的浓度
当量浓度（N）：表示1升溶液中所含溶质的克当 量数。
第2章放射化学分离方法
载体与被载带物具有相同的化学行为，最终能与 放射性物质一起被分离出来。
载体有两类：同位素载体、非同位素载体。 分离226Ra加入Ba，127I对131I，1H对3H等。 稳定同位素的可溶性盐类作载体 89Sr用90Sr(NO3)2或SrCl2；137Cs用CsCl 没有稳定同位素的放射性核素，应用化学性质相似 的稳定元素的盐类作载体。 147Pm—Nd(NO3)3；99Tc—NH4ReO4 载体溶液的浓度一般10mg元素/mL，加入10~20mg。