放射成因同位素
放射成因同位素

Charged Particle in Magnet Field
Mass/Charge ratio (m/q) m B2 • r2 = q 2V
Major Components of Mass Spectrometer
同位素稀释法基本原理和应用 For dating or calculation of initial isotopic ratios, one has to know: • Isotopic compositions of radioactive parent and its radiogenic product • Their concentrations
同位素和同质异素相同质子数不同中子数87rb85rb不同质子数相同质量数87rb87sr放射性核素衰变规律衰变速度与放射性核素含量成比例dndt同位素地球化学在地学领域的影响同位素地球化学在地学领域研究中的地位反映在对地学的基础问题研究的显著性的成功
放射成因同位素 在地学领域的两方面应用
同位素地质年代学 同位素地球化学示踪
地球Sr和Nd同位素演化
87Sr/87Sr
= (87Sr/86Sr)0 + (87Rb/86Sr)λt
basaltic achondrite best initial
87Sr/86Sr
Time (Ma)
143Nd/144Nd
Time (Ga)
同位素初始比值计算
测得样品的现在87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值 测得样品的现在Rb、Sr、Sm、Nd含量 已知样品的形成时代 (87Sr/86Sr)0 = 87Sr/86Sr - 87Rb/86Sr(eλt – 1) (143Nd/144Nd)0 = 143Nd/144Nd - 147Sm/144Nd(eλt – 1)
《放射性同位素》课件

放射性同位素具有不稳定性和不稳定 性,会自发地发生核反应,释放出能 量和射线。
放射性同位素的应用领域
医学诊断和治疗
01
放射性同位素在医学领域中广泛应用于诊断和治疗,如放射性
核素显像、放射性核素治疗等。
工业检测和控制
02
放射性同位素可以用于工业检测和控制,如厚度测量、金属探
伤等。
科学研究
03
放射性同位素在科学研究领域中广泛应用于核物理、化学、生
03
放射性同位素还可以用于治疗肿瘤,通过向肿瘤组织发射高能射线, 杀死癌细胞并抑制其生长。
04
放射性同位素在医学领域的应用需要严格控制剂量和安全性,以避免 对健康造成损害。
工业检测与控制
放射性同位素在工业领域的应用主要包括检测和控制 工艺流程。
输标02入题
通过使用放射性同位素标记物质,可以检测产品的质 量和纯度,例如在石油工业中检测油品的纯度和在食 品工业中检测食品的成分。
安全与环保的挑战
放射性废物的处理与处置
放射性同位素在生产、使用过程中产生 的废物需要妥善处理和处置,以避免对 环境和人类健康造成危害。
VS
辐射防护与安全监管
在使用放射性同位素的过程中,应加强辐 射防护措施,确保工作人员和公众的安全 。同时,需要建立完善的监管体系,确保 放射性同位素的安全使用。
国际合作与政策法规的完善
有电离本领,穿透能力最强。
不同的辐射类型具有不同的能量和穿透能力,适用于不同的应用领域,例如医学影像技 术、工业无损检测、核能利用等。
稳定性
稳定性是指放射性同位素原子核保持稳定状态的能力。
有些放射性同位素原子核不稳定,会发生衰变,释放出能 量和射线;有些放射性同位素原子核稳定或半稳定,不会 发生衰变或发生衰变但释放的能量较低。
放射性同位素ppt课件

射线的危害及防护
举例与措施
说明
内照射 密封 把放射源密封在手套箱或特殊的容器里,
防护 防护 或者用特殊的方法覆盖,以防止射线泄漏
防护
时间
尽量减少受辐射的时间
防护
距离 距放射源越远,人体吸收的剂量就越少,
外照射
防护 受到的危害就越轻
防护
屏蔽 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护
防护 作用。铅的屏蔽作用最好
料,其主要成分为铀238.贫铀炸弹有很强的穿甲能力,而且铀238具有放
射性,残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染.人长期生活在该环境
中会受到核辐射而易患上皮肤癌和白血病.下列结论正确的是( ABC )
A.铀238的衰变方程式为
→
+
B.
和
互为同位素
12
6
C
放射性同位素
13
6
C
14
6
C N+ e
14
7
0
-1
像天然放射性元素一样发生衰变
放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素
Part 01
放射性同位素的发现
放射性同位素的发现:约里奥-居里夫妇
30
15
的放射性随时间衰减
的规律跟天然放射性一样,
也有一定的半衰期
1934年,约里奥·居里和伊丽芙·居里发现
经过α粒子轰击的铝箔中含有放射性磷
4
27
He
+
2
13Al
约里奥-居里夫妇
(居里夫妇的女儿和女婿)
1
→ 30
常见放射性同位素放射性同位素的特性和应用

常见放射性同位素放射性同位素的特性和应用放射性同位素是指原子核具有相同原子序数(即元素相同)但质量数不同的同位素(即中子数不同)。
,其具有特殊的放射性特性,可以用来进行不同领域的研究和应用。
本文将介绍常见的放射性同位素、放射性同位素的特性以及其在各个领域的应用。
一、常见放射性同位素放射性同位素的种类繁多,其中一些常见的如下:1. 钴-60(^60Co):是一种用于医学和工业应用的常见放射性同位素,其半衰期为5.27年。
它主要发射高能伽玛射线,可用于放射疗法和无损检测等领域。
2. 铯-137(^137Cs):具有30.17年的半衰期,可发射伽玛射线。
铯-137广泛用于医学放射治疗、土壤污染检测以及食品辐照处理等领域。
3. 镭-226(^226Ra):具有1600年的半衰期,属于α放射性同位素。
镭-226可用于治疗骨癌和一些皮肤病,同时也是一种重要的核材料。
4. 铀-235(^235U):是一种重要的核燃料,也是适用于核武器的裂变材料。
它具有7.04亿年的半衰期,主要发射β和γ射线。
5. 钚-239(^239Pu):是一种重要的人工合成放射性同位素,也是可用于核武器的裂变材料。
钚-239具有2.41万年的半衰期,常用于核能发电和核燃料再加工等领域。
二、放射性同位素的特性放射性同位素主要通过放射性衰变来释放能量和粒子。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和伽玛衰变等类型。
α衰变是指放射性同位素的原子核释放出α粒子,即两个质子和两个中子的核粒子。
β衰变是指放射性同位素的原子核释放出β粒子,即带负电的电子或正电子。
伽玛衰变是指放射性同位素通过发射伽玛射线来衰变,伽玛射线具有高能量和高穿透力。
放射性同位素还具有以下特性:1. 半衰期:放射性同位素衰变到一半所需的时间。
半衰期与放射性同位素的稳定性有关,不同放射性同位素的半衰期可以从几分钟到几十亿年不等。
2. 辐射:放射性同位素衰变释放出的粒子和能量。
主要有α粒子、β粒子和伽玛射线,它们具有不同的能量和穿透力。
2012_放射性同位素2-U-Pb

对U-Pb体系而言,还必须假定不存在 235U裂变链, 这种情况在自然界很少发生,但在中非加蓬共和国 的奥克咯(Oklo)铀矿床的天然反应堆里出现。 如 果 所 分 析 样 品 符 合 这 些 前 提 , 则 238U-206Pb 、
235U-207Pb、232Th-208Pb体系应该给出一致的年龄。
在低级变质作用和表生风化作用中,由于Pb、Th特
别是U的活动性较大,因此硅酸盐岩石的U-Pb和ThPb体系很少保持封闭, 例如美国怀何明州的Granite Mountain岩基的全岩 Th-Pb分析给出大致的等时线年龄为2.8Ga,但U-Pb 等时线图显示U已大量丢失而无法给出年龄结果 (Rosholt and Bartel, 1969)。
206 Pb 206 Pb 204 204 Pb Pb i
207
U 238t (e 1) 204 Pb
U 235t (e 1) 204 Pb
Th 232t (e 1) 204 Pb
232
母体238U、235U、232Th经过系列衰变最终分别 转变为稳定的子体206Pb、207Pb、208Pb
Pb有4个天然存在的同位素,即除了以上三个
放射成因的同位素以外,还有一个非放射成因
的稳定同位素204Pb
由于238U、235U、232Th的半衰期比它们的子体的半衰期 长得多,即其衰变常数比子体的衰变常数小得多,符合 建立长期平衡的条件(见“衰变定律”一节) 经过数百万年以上的地质时代,并且矿物保持封闭体系, 就能达到长期平衡状态: N11=N22= N33=…Nnn,
品的Pb同位素组成来进行普通Pb扣除。
锆石Pb丢失模式
核反应的放射性同位素产生

核反应的放射性同位素产生核反应是指原子核之间发生的各种变化过程,其中包括核裂变和核聚变。
在核反应中,放射性同位素的产生是一个重要的现象。
放射性同位素是指具有不稳定核的同位素,它们会通过放射性衰变释放出射线或粒子,以达到更稳定的状态。
本文将探讨核反应中放射性同位素的产生及其应用。
一、核反应的基本概念核反应是指原子核之间发生的各种变化过程,包括核裂变和核聚变。
核裂变是指重核(如铀、钚等)被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核的过程。
核聚变是指轻核(如氢、氦等)在高温高压条件下融合成较重的核的过程。
核反应是一种释放巨大能量的过程,被广泛应用于核能发电、核武器等领域。
二、放射性同位素的产生在核反应中,放射性同位素的产生是一个重要的现象。
放射性同位素是指具有不稳定核的同位素,它们会通过放射性衰变释放出射线或粒子,以达到更稳定的状态。
放射性同位素的产生主要有以下几种方式: 1. 核裂变产生放射性同位素核裂变是指重核被中子轰击后分裂成两个或多个较轻的核的过程。
在核裂变过程中,会产生大量的放射性同位素。
例如,铀-235核裂变后会产生氙-140、锶-94等放射性同位素。
2. 核聚变产生放射性同位素核聚变是指轻核在高温高压条件下融合成较重的核的过程。
在核聚变过程中,也会产生放射性同位素。
例如,氘-2和氚-3聚变后会产生氦-4和中子,氦-4是稳定同位素,而中子是一种粒子,具有放射性。
3. 中子俘获产生放射性同位素中子俘获是指中子被原子核吸收的过程。
在中子俘获过程中,原子核会吸收中子,并转变为另一个同位素。
有些中子俘获产生的同位素是放射性的,例如铀-238吸收中子后会转变为铀-239,铀-239是一种放射性同位素。
三、放射性同位素的应用放射性同位素具有放射性衰变的特性,因此在许多领域有着广泛的应用。
1. 医学领域放射性同位素在医学诊断和治疗中有着重要的应用。
例如,放射性同位素可以用于放射性示踪剂,通过注射或摄入放射性同位素,可以观察人体内部器官的功能和代谢情况。
放射性同位素

精选ppt
4
1.射线特性的应用
射线的应用
说明
辐射育种 利用 射线照射种子,可以使种子内的遗传
物质发生变异,培育出新的优良品种.
电离 食品辐射 用射线对食品进行照射,可以抑制发芽、杀
本领 保存 虫灭菌.
放射性治 射线照射可以治疗恶性肿瘤,使癌细胞活动
疗 受到抑制或‘使其死亡,这就是放射性治疗,
5
2.作为示踪原子 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位
素具有相同的化学性质,如果在某种元素里掺进 一些放射性同位素,那么元素无论走到哪里,它 的放射性同位素也经过同样的过程.而放射性元 素不断地放出射线,再用仪器探测这些射线,即 可知道元素的行踪,这种用途的放射性同位素叫 示踪原子.
例如:在给农作物施肥时,在肥料里放一些放射性同位 素,这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的 肥料.利用示踪原子还可以检查输油管道上的漏油位置, 在生物学研究方面,同位素示踪技术也起着十分重要的 作用.
放射性同位素
精选ppt
1
一、同位素
1.原子核内的质子数决定了元素的化学性质,同
种元素的质子数相同,核外电子数也相同,所以
有相同的化学性质,但它们的中子数可以不同,
所以它们的物理性质不同.具有相同质子数、不
同中子数的原子互称同位素.例如氢的三种同位
素:氕、氘、氚( 11H
2 1
H
3 1
H
)。
2.放射性同位素 :具有放射性的同位素叫放射 性同位素.
精选ppt
6
3.半衰期的应用 在地质和考古工作中,利用放射性衰变的半衰期 来推断地层或占代文物的年代.
三、放射线的危害与防护 放射线在我们的生活中无处不在.在合理应用 放射性的同时,又要警惕它的危害,.进行必要 的防护.过量的放射性会对环境造成污染,对人 类和自然产生破坏作用.如下图是世界通用的辐 射警示标志.
放射性成因同位素地球化学参数的误差计算:以Hf-Nd-Sr同位素为例

放射性成因同位素地球化学参数的误差计算:以Hf-Nd-Sr同位素为例吴宇宸;杨岳衡;杨进辉【摘要】放射性成因同位素地球化学中的参数大多不是直接测量量,而是由几个直接测量量经计算所得,其误差也受到这几个测量量误差的影响,涉及到比较复杂的误差传递问题.本文在介绍方差、标准偏差和标准误差等概念基础上,阐述误差合成与传递的基本原理与方法,然后以Hf-Nd-Sr同位素为例论述若干重要同位素地球化学参数的误差计算问题,并给出方便读者使用的Excel计算表格,对放射性成因同位素地球化学研究与应用有一定的使用价值和参考意义.【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2015(044)006【总页数】8页(P600-607)【关键词】误差;传递系数;同位素;地球化学;Hf-Nd-Sr同位素【作者】吴宇宸;杨岳衡;杨进辉【作者单位】北京大学数学科学学院,北京100871;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P5970 引言同位素地球化学是地球科学的重要分支学科,目前在地球的形成与演化、地质作用的进程与机理等方面的研究中发挥着越来越重要的作用[1]。
可以说, 同位素地球化学已成为解决地球科学重大问题不可或缺的重要工具[2]。
同位素地球化学包括放射性成因同位素和稳定同位素地球化学两个主要方面,其中放射性成因同位素地球化学的核心是利用放射性衰变基本原理和母-子体的质量关系, 确定若干同位素地球化学参数, 然后根据这些参数来对地球的地球化学储库和地质作用过程等进行定量刻画。
很显然, 这些地球化学参数数值的大小及性质对我们来说至关重要。
同等重要的是这些参数的误差, 因为它决定了这些参数的可信范围。
一般说来, 基于同位素比值的这些地球化学参数涵义各不相同, 甚至涉及复杂的数学运算。
显然, 这些参数误差的确定需要一定, 甚至专门的数学知识。
本文从误差的基本概念出发, 介绍误差运算的基本方法, 然后介绍Sr-Nd-Hf同位素体系中代表性地球化学参数的误差计算实例, 并附有简洁明了的Excel计算表格, 供读者使用。
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External isochron (外部等时线)
All analyzed fractions come from different samples, which are collected from different parts of a geneticrelated geological body, e.g., a granite pluton
Fractional Crystallization
Assimilation, fractional crystallization
.708
87Sr/86Sr
Contamination trend
.706 Fractionation trend .704
50
60
70
80
SiO2 (wt.%)
Magma mixing
Rb-Sr isochron dating
m = (eλt -1)
87Sr/86Sr
0.73 0.72 0.71 5 10
87Rb/86Sr
Initial 87Sr/87Sr ratio
The isotope system of interest was at isotopic equilibrium at time t = 0.
Continental Crust
La Lu
Rb>Sr Nd>Sm La>Lu
Differentiation of the Earth
Mantle
(After partial melt extraction)
Rb>Sr Nd>Sm La>Lu
Rb<Sr Nd<Sm La<Lu
La
Lu
Melts extracted from the mantle rise to the crust, carrying with them their “enrichment” in incompatible elements
固体放射成因同位素地球化学分析流程
溶解样品
化学分离与纯化
离子色层分离
质谱计同位素比值测定
分析结果计算和评价
超净化实验室环境下同位素分离
为什么超净化环境? - 样品中待分析组分含量低 - 降低环境和人为因素对样品的影响, 即降低实验室本底 如何尽可能降低本底? - 净化实验室空气 - 净化化学试剂和器皿
Enriched Depleted Primitive
Upper Crust Higher Rb/Sr and 87Sr/86Sr ratio Lower Sm/Nd and 143Nd/144Nd ratio Lower Rb/Sr and 87Sr/86Sr ratio Lower Sm/Nd and 143Nd/144Nd ratio Lower Rb/Sr and 87Sr/86Sr ratio Higher Sm/Nd and 143Nd/144Nd ratio
How we can know the concentration?
Pb
204P
Sample 样品
How many?
Spike 稀释剂
Pb
205P
b
206P
b
b
207P
b
208P
b
Red = 24
Red/ Red/blue =4
Blue = 6
Isotope dilution analysis
铷同素为例
– Continental crust becomes “incompatible element enriched” – Mantle becomes “incompatible element depleted”
地壳和地幔Nd和Sr同位素体系特征
Sm-Nd and Rb-Sr Isotope Systematics
地球Sr和Nd同位素演化
87Sr/87Sr
= (87Sr/86Sr)0 + (87Rb/86Sr)λt
basaltic achondrite best initial
87Sr/86Sr
Time (Ma)
143Nd/144Nd
Time (Ga)
同位素初始比值计算
测得样品的现在87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值 测得样品的现在Rb、Sr、Sm、Nd含量 已知样品的形成时代 (87Sr/86Sr)0 = 87Sr/86Sr - 87Rb/86Sr(eλt – 1) (143Nd/144Nd)0 = 143Nd/144Nd - 147Sm/144Nd(eλt – 1)
放射性核素衰变规律
衰变速度与放射性核素含量成比例
dN dt
− λN
或
dN N
−λ dt
同位素地球化学在地学领域 的影响
同位素地球化学在地学领域研究中的地 位反映在对地学的基础问题研究的显著 性的成功。 同位素地球化学在将地质学由定性观察 向现代的定量化科学的转变发挥重要的 作用。
同位素地球化学在下述领域产生影响: 矿床成因研究、岩石成因研究、地壳演 化、地幔动力学、全球构造演化和动力 学、火山岩石学研究、水文学、古生物 研究、海洋对流循环、人类学和考古学 研究、古气候古环境研究、环境检测和 保护、宇宙射线检测,等等。
部分熔融过程微量元素的分馏作用及壳幔的 组成特征
La Lu
Ni La Region of Partial Melting Nd Sm Co La Lu Melting Residue Rb Sr
Partial melting of rock
Preference of incompatible elements Melt
Rb is more incompatible than Sr; Nd is more incompatible than Sm; During partial melting of mantle and form magma intruding in to crust, Rb-Sr and Sm-Nd will be fractionated. Rb and Nd are easier to go into melt relative Sm and Sr, therefore, mantle will be depleted in Rb and Nd (depleted mantle), while the crust will be enriched in Rb and Nd.
Rbmixture = Rbsample + Rbspike
87Rb 87Rb 87Rb 85Rb
( 85 ) measured = ( 85 ) mix =
Rb Rb
+ 87Rbspi sam + 85Rbspi sam
铅平均原子量的计算
测得某样品的铅同位素组成(原子数比) 如: a= 206Pb/204Pb = 18.8 b= 207Pb/204Pb = 15.6 c= 208Pb/204Pb = 39.2 204Pb/204Pb = 1
Crystallization of melt
Rock Preference of compatible elements
Partial melting
Fractional crystallization
Molten rock Preference of compatible elements
Melt Preference of incompatible elements
该样品的铅平均原子量 (APb)?
铅同位素的原子质量:
204Pb
= 203.97302 206Pb = 205.97444 207Pb = 206.97587 208Pb = 207.97663
(A204) (A206) (A207) (A208)
1xA204 axA206 bxA207 cxA208 + + + APb = a+b+c+1 a+b+c+1 a+b+c+1 a+b+c+1
Lithosphere
Lower Crust
Upper Mantle
Asthenosphere
Low Rb/Sr and 87Sr/86Sr ratio High Sm/Nd and 143Nd/144Nd ratio
Lower Mantle
放射成因同位素地球化学在 岩石成因研究的应用
Magma differentiation
Isotopic equilibrium in this case means the system had a homogeneous, uniform value of D0.
The isotope system as a whole and each analyzed part of it was closed between t = 0 and time t (usually the present time).
铷-锶同位素分离纯化图例
Ion chromatography
质谱计的基本原理和主要组成
• Device used to measure the mass of a given type of atom • Mass spectrum:
Position of peaks give the atom mass Relative heights of the peaks indicate relative number of atoms of different masses