辐射化学及其应用-核技术应用
同步辐射技术在化学领域中的应用
同步辐射技术在化学领域中的应用化学领域中，同步辐射技术是一项非常重要的技术，可以用来研究材料的内部结构和化学反应产物的分析。
同步辐射技术是一种非常高级的技术，因为它可以提供非常高分辨率的图像和分析结果。
同步辐射的原理是什么？同步辐射是一种非常特殊的辐射，它是由带电粒子（例如电子）在加速器中运动时产生的。
当这些带电粒子在非常高速度下旋转时，它们会产生特殊的电磁辐射。
这种辐射具有非常高的能量和灵敏度，可以被用来探测材料的内部构造。
同步辐射和化学领域的应用同步辐射技术在化学领域中的应用非常广泛，可以用来研究各种不同的化学反应，例如光化学反应、催化反应、电化学反应等等。
其中，同步辐射X射线荧光(TXRF)技术和同步辐射X射线吸收( XAFS)技术是化学领域中应用最广泛的两种技术。
TXRF技术可以用来分析材料中极微量的元素，可以提供非常准确的分析结果。
这种技术可以被用来研究各种不同的材料，例如环境污染物、生物材料以及工业催化剂等等。
它的应用范围非常广泛，因为可以提供非常高的分辨率和精度。
XAFS技术可以用来研究材料的表面和内部结构，包括晶体、液体、气体和杂质等。
这种技术可以被用来研究各种不同的化学反应机理，包括催化、氧化还原、光化学反应和电化学反应等等。
在纳米材料方面，XAFS可以提供非常准确的表面和界面信息，对于研究材料的电子结构和化学反应机理非常重要。
同步辐射技术是现代化学研究中必不可少的一项技术，因为可以提供非常高的分辨率和精度。
随着技术的进步，同步辐射领域的发展将会更加迅速，为化学研究和应用开辟更加广阔的空间。
核技术应用题库
核技术应用题库第一章核技术及应用概述1、什么是核技术？答：核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。
2、广义地说，核技术分为哪六大类？答：广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。
3、核能利用与核武器主要利用的什么原理，其主要应用有哪些？答：主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。
4、什么是核分析技术，其特点是什么？答：在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。
特点：1.灵敏度高。
比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。
个别的灵敏度可能更高。
2.准确。
3.快速。
4.不破坏样品。
5.样品用量极少。
比如，可以少到微克数量级。
5、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？答：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。
2)将示踪原子与待研究物质完全混合。
3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
6、研究植物的光合作用过程是利用的核技术的哪个方面？答：放射性示踪。
7、什么是核检测技术，其特点是什么？答：核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。
特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。
核安全综合知识——第2章 核能和核技术利用
第二章 核能和核技术应用目录第二章 核能和核技术应用........................................................................................................- 1 - 目录......................................................................................................................................- 1 - 考试要求..............................................................................................................................- 1 - 引言......................................................................................................................................- 1 - 第一节 辐射源种类............................................................................................................- 2 - 第二节 反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识....................................................- 9 - 第三节 放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用......................- 12 - 第四节 放射性同位素应用中的辐射安全问题..............................................................- 21 - 第五节 射线装置在医学、工业、农业等行业的应用..................................................- 24 - 第六节 射线装置应用中的辐射安全问题......................................................................- 30 - 第七节 核燃料循环设施..................................................................................................- 36 - 第八节 核动力厂和其他反应堆......................................................................................- 62 - 第九节 核动力厂和其他反应堆的安全问题..................................................................- 79 - 本章小结............................................................................................................................- 92 - 思考题................................................................................................................................- 93 -考试要求1.熟悉辐射源的种类（宇宙射线，天然放射性同位素，用于医学、学业、工业、食品加工等的放射源，密封型和非密封型源，辐射产生器/设施，核动力厂和其他反应堆以及其他核燃料循环设施等）；2.了解放射性同位素的基本特征；3.了解反应堆和加速器生产同位素的基本知识；4.了解放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用；5.熟悉放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用中的辐射安全问题；6.了解辐射产生器/设施的应用；7.熟悉辐射产生器/设施在应用中的核与辐射安全问题；8.了解与核燃料循环设施（包括铀钍及伴生放射性矿勘探、开采与加工，富集铀的生产，燃料元件制造，核动力厂和其他反应堆、乏燃料后处理以及放射性物质运输、放射性废物管理等）有关的基本知识；9.熟悉核燃料循环设施（包括铀钍及伴生放射性矿勘探、开采与加工，富集铀的生产，燃料元件制造，核动力厂和其他反应堆、乏燃料后处理以及放射性物质运输、放射性废物管理等）在选址、设计、建造、运行、退役等阶段核与辐射安全方面的主要问题；引言随着核能和核科学技术的发展，核设施、放射性同位素和射线装置在医疗、工业、农业、地质调查和教学等领域中的应用越来越广泛。
核技术在环境领域中的应用介绍
应用中子活化分析测定气溶胶元素组分，采样滤膜的纯度是确定被测元素 探测极限的决定因素，因此选择杂质含量低的滤膜至关重要。
还含有经高温灼烧过的碳质微粒（较难完全溶解）和部分易挥发的 元素（Hg、As、Se等） 用不破坏样品的分析方法才能准确地测 定其全量。
中子活化分析在环境中的应用
▪ 中子活化分析在大气环境地球化学中的应用
中子活化分析特点： 灵敏度高、准确度高、精密度好，适用性强； 具备多元素分析能力，可同时测定四五十种微量元素的含量； 非接触式无损分析； 基体效应小；可实现活体分析；…
电子束辐照技术工艺恰好能满足这个需求，是一项处理污水更有效的技术 。
原理：辐照作用使水中产生活性物质，如OH基等，可气化和分解水中的 有机污染物，并有效杀死水中微生物及灭菌。
电子束辐照技术净化污水的另一种途径是利用电子束辐照技术再生 用过的活性炭。
加速器在环境中的应用
▪ 固体废物处理
电子束辐照处理的固体废物可分为两大类： 1）需要辐照消毒的废物，如城市污水污泥、生物医学废物、国际
▪ 中子活化技术
目前已从总量分析发展到元素的化学总态分析； 中子活化分析除可进行多元素分析外，还可进行核素分析，这是其 他方法不具备的，对测定污染物及其溯源特别有用。
核分析技术在环境中的应用
▪ 质子激发X射线分析和扫描质子微探针
已广泛应用于大气细颗粒的原识别。
▪ 同步辐射技术
同步辐射是速度接近光速的电子在运动中改变方向时所发出的电磁 辐射，是一种很纯净的光源，没有轫致辐射本底。
▪ 利用流动γ谱仪寻测技术
可以快速进行大地辐射剂量分布和相应核素活度的测量，从而快速 进行环境污染水平调查和环境影响评价。
中子活化分析在环境中的应用
核化学与核能的利用与应用
核化学与核能的利用与应用核化学是研究原子核及其反应的学科，而核能则是指从原子核中释放出的能量。
核化学的发展与核能的利用紧密相连，两者相互促进，为人类社会带来了许多重大的科学技术进步和应用。
本文将从核化学的基础理论、核能的利用途径以及核能在能源、医学和环境保护等方面的应用等方面展开阐述。
一、核化学的基础理论核化学是对原子核的组成、结构、性质和变化规律进行研究的学科。
它包括核素的分类、核反应的机制、放射性衰变和核裂变等课题。
核化学家通过实验和理论计算，揭示了原子核的内部结构和性质，以及核反应的规律，为核能的利用提供了理论基础。
二、核能的利用途径1. 核裂变核裂变是一种将重核分裂为两个较轻的核并释放大量能量的过程。
通过控制裂变反应，可以实现核能的大规模利用。
核裂变被应用于核电站发电以及核武器制造等领域，对人类社会产生了重要的影响。
2. 核聚变核聚变是将两个轻核聚合成一个更重的核并释放能量的过程。
核聚变是太阳和恒星等产生能量的主要方式，也是未来核能的发展方向。
实现核聚变在地球上的控制性利用，将能够提供清洁、可持续的能源解决方案。
三、核能在能源方面的应用1. 核电站核电站是当前最常见的核能利用方式。
核电站通过控制核裂变反应，在核反应堆中产生大量的热能，用于产生蒸汽，驱动涡轮发电机发电。
核电站具有高能量密度、低污染排放和稳定供应等特点，为人类提供了大量清洁能源。
2. 核燃料核燃料是指用于核裂变或核聚变反应的燃料物质。
常见的核燃料有铀、钚等放射性元素。
核燃料的利用能够提供高效的能源输出，为人类的能源需求做出了重要贡献。
3. 核能储存和运输技术由于核能具有高能量密度，相对来说体积较小，因此在一些特殊应用领域，如航天、潜艇等，核能储存和运输技术得到了广泛应用。
这些技术能够有效满足长时间、高能量需求，为人类的科学研究和探索提供了重要支持。
四、核能在医学方面的应用1. 放射性同位素治疗放射性同位素治疗是利用放射性同位素发出的射线杀灭肿瘤细胞的一种治疗方法。
微波辐射技术在化学反应中的应用
微波辐射技术在化学反应中的应用随着科技的进步，微波辐射技术在化学反应中的应用也越来越广泛。
这种新型的反应方式在短时间内可以实现高效率的化学反应，并且可以降低能量损耗和污染排放。
在化学领域中，微波辐射技术的应用可以分为以下几个方面。
一、微波合成有机化合物在有机化学合成中，微波辐射技术可以在短时间内促进化学反应，加快反应速率，并且能够实现选择性反应，提高产率和纯度。
在实验室和工业中，微波辐射技术已经成为有机合成中的主流技术之一。
微波辐射技术可以应用于芳香族化合物的合成、两性离子的合成、酮的合成等化学反应。
二、微波辐射催化剂微波辐射技术也可以应用于催化剂的制备。
由于微波辐射能够使催化剂中的化学反应升温，因此可以降低制备催化剂所需要的时间和温度。
通过微波辐射技术制备的催化剂可以提高催化剂的活性和选择性，从而达到更好的催化效果。
以催化转移氢化为例，采用微波辐射技术制备的催化剂和传统制备方式相比，反应所需要的时间可以缩短至少一半，并且产物的选择性和产率也有所提高。
三、微波加热干燥微波辐射技术在化学反应中最大的优点之一就是实现了超快速恒温加热。
传统的加热方法往往需要一定的时间才能使温度上升到所需的温度。
微波辐射技术在加热过程中能够产生电磁波，使样品内部分子产生频繁的转动，从而使样品受热并加快化学反应。
同时，由于微波辐射能够使样品内部分子产生旋转，因此微波辐射加热可以提高干燥速度，降低不必要的热辐射能量损失。
四、微波辐射萃取微波辐射技术也可以应用于萃取和分析领域。
微波辐射萃取可以在较短时间内完成萃取过程，并能够实现高效的样品提取。
此外，微波辐射萃取还能够降低溶剂用量和减少萃取时间，从而能够避免输送过程中的样品损失，并且可以提高提取样品的纯度。
综上所述，微波辐射技术是化学反应领域中的一项重要技术。
随着现代化学科学的不断发展，微波辐射技术会有更广泛的应用。
在未来的科学研究中继续推广和开发微波辐射技术，不仅可以促进化学反应的高效率发展，也能对环境保护和可持续发展产生积极的影响。
核磁共振在聚合物辐射化学中的应用
核磁共振在聚合物辐射化学中的应用摘要:本文介绍了不同核磁共振方法和技术在高分子材料研究中的应用。
主要论及核磁共振的常规氢谱、碳谱、多脉冲技术,以及固体核磁共振仪、核磁共振成象技术和核磁共振在高分子科学中的应用。
关键词：核磁共振方法；高分子材料核磁共振波谱是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。
通常专指氕原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究.同一核素的原子核在不同化学环境下能产生位置、强度、宽度等各异的谱线，为研究复杂的分子结构提供重要的信息。
1核磁共振基本原理核磁共振研究的对象为具有磁矩的原子核。
原子核是带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才具有磁矩。
原子核的自旋运动与自旋量子数I相关，I＝0的原子核没有自旋运动，I≠0的原子核有自旋运动。
核磁共振研究的主要对象是I＝1/2的原子核，这样的原子核不具有电四极矩，核磁共振的谱线窄，最易于核磁共振检测。
原子核同时具有电荷及自旋,根据古典电磁学理论，旋转的电荷可视为环电流，故原子核也有对应的磁矩μ,其与自旋角动量P成正比,关系如下:μ=γP=γI（1.1)。
磁矩和自旋角动量之间的比例常数定义为旋磁比γ,旋磁比随原子核种类而有所不同，I为自旋算符，P为角动量算符，是Plank常数h除以2π。
当受到外加磁场B0影响时，具自旋角动量的原子核其能级会分裂为（2I＋1）个非简并态，两个能级的能量差为ΔE＝－γ B0。
核磁共振就是样品处于某个静磁场中,具有磁距的原子核存在着不同能级，用某一特定频率的电磁波来照射样品，并使该电磁波满足两个能级的能级差条件,原子核即可进行能级之间的跃迁，发生核磁共振。
在考虑磁距与磁场相互作用时,可以用量子力学或经典力学加以处理。
每一种处理都有其方便之处。
对于弛豫和交换过程以经典处理更为合适；而在讨论化学位移和自旋耦合时,须要使用能级知识，因而要用量子力学进行处理。
辐照技术应用
d) 形成交联
三、辐射对活细胞的作用
1. 辐射对细胞结构、功能的作用
细胞膜结构受照射后，其渗透性及完整 性改变。辐射对核最重要的作用是使DNA合 成延迟和抑制，染色体发生畸变。细胞质对 辐射的抗性要比细胞核大得多，叶绿体对辐 射相当稳定，需要500Gy才能破坏光合作用。 辐射对细胞分裂有延缓和抑制作用。辐射对 细胞有致死作用。
3. 生物化学阶段 持续时间约为10-9~ 100秒。 前期形成的自由原子与自由基进一步的继续相 互反应，并与它们周围物质起反应，特别是与 生物重要的大分子核酸和蛋白质起反应，引起 这些分子结构的变化。
4. 生物学阶段 持续时间约为100~ 109秒。由 于生物重要的大分子结构变化，使细胞内生化 过程发生改变，并通过机体的代谢作用，使损 伤得以扩大，从而表现出可见的生物损伤。
二、辐射对生化物质的作用
1. 氨基酸
氨基酸受照射后，生成二氧化碳、胺及氨， 此外还发生C-H键断裂和二聚化。 2. 蛋白质
不同种类的蛋白质对辐照的敏感性及反应 各不相同。侧链是蛋白质分子中较为敏感 的部分，含硫的氨基酸和环结构化合物是 对辐射最敏感的部分。
3. 碳水化合物 辐射常常导致醚键断裂。淀粉和纤维素被 降解产生较小的单位，如葡萄糖、麦芽糖、 H2，CO2等。
神 神 舟 三 号 搭 载 的 “ 太 空 花 ”
辐射不育防治害虫
原理：对昆虫的某一虫态（蛹或成虫）进 行一定剂量的照射，使性细胞的染色体断 裂或易位，形成带显性致死突变的配子， 但又不损伤其体细胞，其仍保持正常的生 命活动和交尾能力。将此不育昆虫释放到 野外，通过野生昆虫与其交配，产生不育 后代来降低野生虫口的密度，经连续的多 次释放达到控制害虫的目的。
例如 电子转移：H2+ + H2O → H2O+ + H2
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
如1MeV的电子在气体中损失它的全部能量，可 产生～3×104离子和6×104的激发分子。而光化学过 程是一次性的，即光子通过一次相互作用把它的能 量全部给予被激发的分子而光子本身消失。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
4．辐射化学与其它学科的关系 （1）与放射化学的关系 （2）与光化学的关系
E < 40eV的电磁辐射引起的物质的化学变化称为光 化学； E >40eV的电磁辐射产生的化学效应为辐射化学。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
（3）应用辐射化学的研究 ① 脉冲辐解及低温技术研究辐射化学机理；
② 辐射增敏剂
实体肿瘤中含有10～50％对射线敏感性低的乏氧
细胞（hypoxic cells）,这些细胞对射线有抗拒作用，
从而影响肿瘤放疗的疗效。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
G(χ)α表示用α射线照射时形成产物χ的产额；
G法定单位 mol/J。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
5）1942年反应堆和加速器的问世，为辐射化学提供了 强大的辐射源；
实验技术的进步：如核素标记、ESR、质谱 （MS）、红外光谱、抗磁共振、色谱技术，使辐射化 学研究进入一个新阶段。
提出一些问题：如反应堆内原件的辐射损伤；
萃取剂的辐射损伤；
生命系统的辐射损伤。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
6）60年代脉冲技术10-12s量级的脉冲辐照装置投入 使用,短寿命中间产物的研究，加强了辐射化学的基 础理论研究； 7）90年代重离子加速器。
能量范围 几个KeV～10MeV
能诱发明显的辐射效应，不会 引发放射性产 物，无放射性污染
电离
激发
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
2．辐射化学研究的对象 研究电离辐射与物质作用时发生的化学变化，即
电离、激发和自由基；上述变化与环境的关系；辐射 化学的原理。
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
② 辐射化学的电离和激发是无选择性的，但光化 学是有选择性的
A＋hυ → A＊ 只有当ΔE = hυ，且不同能态的跃迁为允许跃迁 时，上式反应才能发生。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
③ 辐射化学过程和光化学过程所产生的活性粒子 在空间分布不同。
化学变化主要有：辐射分解，辐射合成，辐射聚 合，辐射降解，辐射氧化还原，氧化和异构化等。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
3．辐射化学发展简史
1）伦琴和贝可勒尔发现χ射线和放射现象－1896；
2）居里夫人发现Po和Ra，提供了辐射源；
3） Lind 1910年提出离子对产额M/N； 式中 M－体系中消失或生产的气体分子数； N－形成的离子对数目。
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
从前的增敏剂大多为亲电性的硝基咪唑化学物，增 敏作用明显，但毒副作用大，尚未临床应用。
复旦放医所金一尊教授研制的新磺酰胺类化学物 （SRM-4）
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
SRM-4对S180和ESC肿瘤的抑制率
➢波长小于30nm（E~41.3eV）的电磁辐射； 高能荷电粒子，如电子、质子、氘核2H、反冲核、 高能核裂变碎片、重离子等；
快中子；
放射性物质核衰变放出的α、β、γ射线。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
• 辐射种类
– 电子加速器提供加速电子 – 核素源的γ辐射
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
二者的差别：
① 入射粒子能量不同
辐射化学的入射离子能量为keV～MeV量级，其值远
大于原子和分子的电离能（H2：15.4eV；CH4： 13.07eV；He：24.58eV）和化学键能（2～10eV），可 使物质的分子激发和电离。一个入射粒子损失其全部能
量可使许多分子电离和激发。
辐射化学过程的次级电子往往具有足够的能量， 能再次发生激发和电离，形成刺迹（spur）或云团 （blob）。
光化学均匀分布，低浓度。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
④ 辐射化学过程的辐射能主要是溶剂分子吸收 （溶质浓度不太高时）。光化学的吸收是选择性的， 通常是溶质分子吸收能量。
辐射化学产物也要复杂得多，三重激发态、自由 基等。
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
（3）辐射物理 （4）高分子化学 （5）放射医学、放射生物学辐射化学基础理论研究；
（2）与生物相等物质的辐射化学研究；辐射治疗肿
瘤、质子治疗、中子治疗；辐射增敏剂。
4）Fricke－1929年提出将硫酸亚铁分子作为测定χ 射
线的剂量计，沿用至今；
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述
提出用能量产额G代替离子对产额 。 G值定义 ：体系中吸收100eV能量所形成或破坏的分子 数； G（χ）表示每吸收100eV能量生成产物χ的分子数； G（-χ）表示每吸收100eV能量物质分解的分子数；
组别
S180瘤
抑制率％
ESC瘤
对照 单照（10Gy） 照射＋870mg/kg SRM-4 照射＋580mg/kg SRM-4 照射＋290mg/kg SRM-4
§2 同步辐射
三、同步辐射应用
辐射化学原理与应用
2007年2月
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辐射§化2 同学原步理辐与射应用
三、一同、步基辐本射原应理用
（一）、概述
1．辐射化学的定义 辐射化学是研究电离辐射与物质相
互作用所产生的化学效应的学科。
电离辐射：
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辐射§化2 学同原步理辐与射应用
三一、、同基步本辐原射理应用
（一）、概述