同位素分析法

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古生物学中的同位素分析技术

古生物学中的同位素分析技术

古生物学中的同位素分析技术同位素分析技术是古生物学中一种常用且重要的方法,通过研究古生物遗骸或化石中所含的同位素元素,可以揭示地球历史、生物演化以及环境变迁等重要信息。

本文将介绍同位素分析技术的原理、应用以及未来的发展方向。

一、同位素分析技术的原理同位素分析技术是基于同位素的不同质量存在于自然界中的原理。

同位素是指同一元素的原子,但其核内的中子数不同,从而导致原子质量不同。

同位素分析技术主要依靠同位素稳定性、丰度以及同位素比值的变化来推断古生物样本中的信息。

在同位素分析技术中,最常用的同位素包括碳同位素、氧同位素、氮同位素等。

比如碳同位素分析技术通过测量化石或遗骸中的碳同位素比值,可以推断生物体所处的环境或食物链的位置。

氧同位素分析技术则可以揭示古水体温度、气候变化以及生物生活环境等方面的信息。

二、同位素分析技术的应用1. 古生态环境重建:同位素分析技术可以通过分析化石或遗骸中的同位素比值,重建古生态环境。

比如通过氮同位素分析技术可以确定古生物的食物来源以及食物链的结构;通过碳同位素分析技术可以推断古生物所处的生态系统类型等。

2. 生物演化研究:同位素分析技术在揭示生物演化过程中也发挥着重要作用。

例如,通过分析化石中的氧同位素信息,可以了解古生物的呼吸方式以及生活环境的变迁;通过碳同位素分析可以研究古生物的饮食习性,进而推断其进化适应策略等。

3. 古气候变迁研究:同位素分析技术对于理解古气候变迁也具有重要意义。

通过分析古代地层中的同位素比值,可以推断不同时期的气候变迁情况。

比如氧同位素分析可以揭示古水体温度和冰期间气候变化的信息。

三、同位素分析技术的发展方向目前,随着科学技术的进步,同位素分析技术也在不断发展和完善。

未来的发展方向主要包括以下几个方面:1. 高精度和高分辨率分析:随着仪器设备的改进,同位素分析技术将会更加精细化,能够提供更高精度和高分辨率的分析结果,进一步细化对古生物样本中的同位素元素的研究。

化学元素的同位素分析

化学元素的同位素分析

化学元素的同位素分析同位素是指具有相同原子序数(即原子核内的质子数)但质量数不同的同一种化学元素核,它们拥有相同的化学性质,但在物理性质上存在微小的差别。

同位素分析是一种常用的科学方法,通过研究同一种元素的不同同位素的存在和比例,可以提供有关元素的起源、地球化学过程、古环境变化以及生物地球化学循环等诸多信息。

本文将介绍同位素分析的原理、方法以及其在化学研究中的应用。

一、同位素分析原理同位素分析的原理基于同位素的质量差异对物质进行分离和测量。

在同一种元素的同位素中,由于其质量数的差异,同位素的原子在磁场或电场中会产生不同的偏转力,从而形成质量分离,这为同位素分析提供了基础。

常见的同位素分析方法包括质谱法、放射性同位素法、同位素稀释法等。

二、同位素分析方法1. 质谱法质谱法是一种基于质量分离的同位素分析方法。

其核心设备是质谱仪,它能够对样品中的同位素进行分离和测量。

质谱仪通过对样品进行电离、加速和分离,将同位素离子按照质量-电荷比进行分离,通过检测不同质量的离子信号来确定同位素的含量。

质谱法具有高精确度和高灵敏度的特点,广泛应用于地质学、生物学、环境科学等领域的同位素研究。

2. 放射性同位素法放射性同位素法是利用放射性同位素在衰变过程中的特性进行同位素分析的方法。

放射性同位素具有固有的放射性衰变特征,其衰变速率可通过测量放射性同位素的衰变产物来确定。

通过测量放射性同位素与衰变产物的比例,可以推算出样品中放射性同位素的含量。

此方法常用于地质学、考古学等领域的年代测定。

3. 同位素稀释法同位素稀释法是一种利用稀释原理进行同位素含量测定的方法。

该方法通过将已知量的同位素稀释进待测样品中,利用比例关系计算待测样品中同位素的含量。

同位素稀释法广泛应用于环境科学、地质学、化学分析等领域的同位素测量。

三、同位素分析的应用同位素分析在许多领域中都有重要的应用价值。

以下是其在一些研究领域的应用示例:1. 地质学同位素分析在地质学中被广泛用于确定岩石和矿石的成因、地球内部物质循环等研究。

同位素分析可追踪物质来源和迁移方向

同位素分析可追踪物质来源和迁移方向

同位素分析可追踪物质来源和迁移方向物质的追踪和迁移是许多领域的研究重点,如环境科学、地质学和生物学等。

同位素分析是一种有效的技术手段,它可以帮助科学家追踪物质的来源和迁移方向。

本文将介绍同位素分析的基本原理、常用方法和应用案例,以展示其在确定物质迁移路径方面的重要性。

同位素是指一个元素中具有相同原子序数但具有不同质量数的核子。

同位素分析是通过测量和比较同位素的丰度,来确定物质来源和迁移路径的技术手段。

同位素的丰度通常以相对同位素组成的比值表示,如δ值。

δ值的计算公式为:δ = (R_sample / R_standard - 1) × 1000‰,其中R_sample为样品中同位素的相对丰度,R_standard为标准物质中的同位素相对丰度。

同位素分析可追踪物质来源和迁移方向的主要方法包括同位素比值分析、同位素示踪和同位素地球化学。

同位素比值分析是通过比较不同样品中同位素的比值来确定物质的来源和迁移方向。

例如,氢同位素比值分析可以用于追踪地下水的来源和迁移路径。

同位素示踪是将标记同位素添加到物质中,并通过测量同位素的丰度变化来追踪物质的迁移路径。

同位素地球化学是研究地球内部和地球表层物质的同位素组成和变化规律,从而揭示地球的演化历史和地球化学循环过程。

同位素分析在环境科学领域的应用非常广泛。

例如,同位素分析可以用于追踪污染物在水体中的迁移路径,从而帮助环境科学家确定废水处理和环境保护的策略。

同位素分析还可用于追踪动植物的食物链,了解食物链中不同生物的营养来源。

此外,同位素分析还可用于研究地质过程和岩石成因,揭示地球的演化和构造运动。

一个典型的应用案例是利用碳同位素分析来追踪温室气体的来源和迁移路径。

温室气体的排放是导致全球气候变化的主要原因之一。

通过测量空气中温室气体的碳同位素比值,可以确定不同来源的温室气体贡献比例。

例如,化石燃料燃烧释放的二氧化碳具有不同的碳同位素组成,而植被呼吸或生物分解过程释放的二氧化碳具有不同的碳同位素组成。

同位素分析法的原理及应用

同位素分析法的原理及应用

同位素分析法的原理及应用一、同位素分析法的原理同位素分析法是一种利用同位素比例测定物质中同位素含量的方法。

同位素是具有相同化学性质但质量不同的原子,它们的核外电子结构相同,但核内的中子数不同。

同位素丰度是指某一同位素在自然界或者某个特定环境中的相对丰度。

同位素分析法利用同位素的特殊性质,通过测量同位素的丰度和同位素间的相对比例来揭示物质的来源、演化、运移等信息。

同位素分析法的原理主要包括以下几个方面:1.质谱分析原理:同位素分析法常常利用质谱仪来测定同位素丰度。

质谱仪通过将样品分子离子化后,利用磁场将离子按照质荷比进行分离,最后通过检测器进行测量和分析。

2.原子吸收光谱原理:原子吸收光谱可以用于测定同位素的丰度。

原子吸收光谱是通过物质中某种特定同位素的吸收光谱特征来测定同位素的含量。

3.放射性同位素测定原理:放射性同位素的衰变可以用来测定同位素的丰度。

通过测量样品放射性同位素的衰变速率,可以推算出不同同位素的丰度。

同位素分析法的原理基于同位素的稳定性和特殊性质,通过仪器分析和物理化学方法来测定同位素的含量和比例。

二、同位素分析法的应用同位素分析法具有广泛的应用领域,在环境科学、地球科学、生物医学、材料科学等领域有着重要的作用。

下面列举了一些同位素分析法的应用:1.环境科学:通过分析不同环境中的同位素含量,可以研究大气、水体、土壤中的环境变化及其对生态系统的影响。

例如,利用氢氧同位素分析法可以确定降水来源和水文循环过程。

2.地球科学:同位素分析法在地质学和地球化学研究中具有重要作用。

利用同位素分析可以追踪地球内部物质的来源和演化过程,如地质年代、矿床成因、地球化学循环等。

3.生物医学:同位素分析法在生物医学领域用于研究生物体代谢和疾病诊断。

例如,利用碳同位素分析法可以追踪药物在体内的代谢途径和药物的排泄机制。

4.材料科学:同位素分析法可以用于研究材料的合成、成分分析和质量控制。

例如,利用同位素分析法可以确定材料中不同同位素的比例,从而研究其物理和化学性质。

化学物质的同位素分析

化学物质的同位素分析

化学物质的同位素分析同位素分析是一种重要的化学分析方法,通过对元素同位素的测定和分析,可以帮助科学家们深入了解化学物质的性质和变化规律。

同位素分析在地球科学、环境科学、生命科学以及工业制造等领域都有广泛的应用。

本文将介绍同位素分析的原理、常用技术和应用领域。

一、同位素分析的原理同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的同一元素的不同核型形式。

同位素之间的质量差异导致了它们在化学反应中的行为上的差异,从而为同位素分析提供了理论基础。

同位素分析主要基于同位素质谱技术,包括质谱仪的使用,通过测定样品中同位素的质量特性来进行分析。

同位素质谱技术一般分为稳定同位素质谱和放射性同位素质谱两种类型。

稳定同位素质谱技术是利用质谱仪测量样品中稳定同位素的相对丰度。

常用的稳定同位素有碳同位素、氢同位素、氧同位素等。

稳定同位素在自然界中存在丰度不同的多种同位素,利用质谱技术可以精确测定它们的相对含量,从而进行同位素分析。

放射性同位素质谱技术是基于放射性同位素的放射性测量。

放射性同位素分析广泛应用于地质学、生物学、医学等领域。

通过放射性同位素的测定,可以确定样品的放射性剂量、年龄以及物质的迁移和循环等信息。

二、同位素分析的常用技术1. 质谱技术:质谱技术是同位素分析中最常用的方法之一。

质谱仪可以对样品中的同位素进行准确的分析和测量。

常见的质谱仪有质谱质谱仪(MS/MS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等。

2. 中子活化分析:中子活化分析是利用中子轰击样品,使样品中的原子核发生变化,从而实现对同位素的测量和分析。

中子活化分析技术在地质、环境、生物等领域具有广泛的应用。

3. 放射性同位素测定:通过测定放射性同位素的衰变速率和放射线特性,可以确定样品中放射性同位素的含量。

这种方法在核物理、地球科学等领域被广泛应用。

三、同位素分析的应用领域1. 地球科学:同位素分析在地质学、气象学和地质化学等领域具有重要应用。

通过测量不同同位素的含量和比例,可以揭示地球演化、地质过程、气候变化等方面的信息。

化学反应中的同位素示踪分析方法

化学反应中的同位素示踪分析方法

化学反应中的同位素示踪分析方法同位素示踪分析方法是化学领域中一项重要的技术手段,用以研究物质在化学反应中的变化过程。

同位素示踪分析方法通过标记不同同位素的原子,可以追踪和研究物质在化学反应中的转化路径、速率以及机理等关键信息。

本文将介绍几种常见的同位素示踪分析方法,并探讨其在化学反应研究中的应用。

一、同位素示踪分析方法简介同位素是指具有相同原子序数(即具有相同的质子数)但具有不同中子数的原子。

同位素的存在使得我们可以用具有不同同位素的原子标记分子或原子,在化学反应过程中追踪其转化行为。

同位素示踪分析方法主要包括同位素示踪法、稳定同位素示踪法和放射性同位素示踪法等。

二、同位素示踪法在化学反应中的应用1. 同位素标记法同位素标记法是一种常见的同位素示踪分析方法,通过将具有特定同位素的原子或分子引入反应体系中,用以标记特定物质的变化。

例如,氢气可以用氘(D)代替,从而用氘气作为示踪物,观察氢气在化学反应中的转化程度。

2. 稳定同位素示踪法稳定同位素示踪法是利用稳定同位素的示踪分析方法。

常见的稳定同位素包括氘(D,重氢同位素)、氧-18(^18O)、氮-15(^15N)等。

通过检测反应体系中特定稳定同位素的含量变化,可以确定化学反应中物质的转化路径和速率。

例如通过检测CO2中^13C的含量变化,可以追踪和研究光合作用等碳转化反应。

3. 放射性同位素示踪法放射性同位素示踪法是利用放射性同位素的示踪分析方法。

通过放射性同位素的衰变过程,可以追踪和测量反应体系中物质的转化过程。

放射性同位素示踪法在核化学以及放射性同位素医学中有着广泛的应用。

三、同位素示踪分析方法的优势和挑战同位素示踪分析方法具有许多优势。

首先,由于同位素标记只会改变原子或分子的质量,不会改变其化学性质,所以可以准确地追踪物质的变化。

其次,同位素示踪分析方法可以提供定量的数据,使得对反应转化速率等参数进行精确测量成为可能。

然而,同位素示踪分析方法也存在一些挑战。

地球化学研究中的同位素分析技术

地球化学研究中的同位素分析技术

地球化学研究中的同位素分析技术地球化学研究是研究地球和行星体中的元素组成、地球历史演化以及地球的生命起源和演化等问题的学科。

同位素分析技术在地球化学研究领域中起着重要作用。

同位素是同一元素的不同质量核素,具有不同的原子质量,通过同位素的测量,可以揭示地球和宇宙中的一些重要物理、化学和生物过程。

本文将介绍地球化学研究中常用的同位素分析技术。

一、同位素分析技术的原理同位素分析技术是基于同位素的相对丰度差异进行的一种分析方法。

同位素相对丰度的测量可以通过质谱仪、质光谱仪、中子活化分析等手段进行。

这些方法通过测量同位素的质量、电荷、光谱峰位置等特性,从而确定样品中不同同位素的相对含量。

二、同位素分析技术的应用1. 放射性同位素分析放射性同位素是一种具有放射性衰变性质的同位素,通过测量放射性同位素的衰变速率,可以推断出地质历史、地球年龄以及地球内部的物质循环过程。

常用的放射性同位素分析技术包括铀系列、钍系列和钾系列等。

2. 稳定同位素分析稳定同位素是指不发生放射性衰变的同位素。

稳定同位素分析常用于研究地球系统中的元素循环、生物地球化学循环以及古气候变化等问题。

例如,氧同位素分析技术可以用于研究古气候变化、古海洋生物演化等;碳同位素分析技术可以用于研究碳循环、生物地球化学循环等。

3. 稳定同位素示踪技术稳定同位素示踪技术是通过测量示踪物中同位素的相对含量变化来研究地质过程和环境变化的方法。

例如,氧同位素示踪技术可以用于研究水循环、地下水补给和河流水源等;硫同位素示踪技术可以用于研究硫的来源、硫循环以及硫化物的形成和分解等。

三、同位素分析技术的挑战和发展趋势同位素分析技术在地球化学研究中起着重要作用,但也存在一些挑战。

首先,同位素分析技术需要高精度的仪器设备和实验条件,成本较高。

其次,样品准备和分析过程中存在一定的干扰因素,影响测量的准确性和可重复性。

此外,某些同位素的测量范围和准确性仍然有待提高。

为了克服这些挑战,同位素分析技术正在不断发展。

化学反应的同位素质谱分析

化学反应的同位素质谱分析

化学反应的同位素质谱分析同位素质谱分析是一种利用同位素特定质量差异的物理技术来研究化合物结构和反应机制的方法。

它通过测量样品中同位素的相对含量和分子离子的质量谱峰来确定反应发生的路径和速率。

本文将介绍同位素质谱分析的原理和应用。

一、同位素质谱分析原理同位素质谱分析是建立在同位素的存在和相对丰度差异的基础上的。

同位素是指在原子核内质子数相同,但中子数不同的一类元素核素。

同位素的存在使得不同同位素的化合物在质谱中会产生不同的质量谱峰。

同位素质谱分析的基本原理是将化合物样品分子离子化,并通过质谱仪对离子进行质量筛选和检测。

具体来说,样品经过电离产生正离子,正离子经过加速和聚焦后进入质谱仪的磁场区域。

在磁场中,具有不同质量的离子会受到不同的离心力,从而形成质量谱峰。

二、同位素质谱分析应用1. 确定反应路径同位素质谱分析可以用于研究化学反应发生的具体路径。

在反应过程中,不同同位素的位置会影响化学键的形成和断裂,从而导致相对含量的变化。

通过测量各同位素的离子峰比例,可以推断出反应中关键化学键的破裂和重组。

2. 跟踪同位素标记物同位素质谱分析还可以用于跟踪同位素标记物在生物系统中的行为。

在生物医学研究中,将药物或标志物中的特定原子替换为同位素,可以通过测量标记物的质谱峰来确定它们在生物体内的动态分布和代谢途径。

3. 探究元素循环同位素质谱分析对于研究地球系统中元素循环也有重要意义。

比如,利用氧同位素质谱分析可以追踪水的来源和河流与海洋中的交换过程;利用碳同位素质谱分析可以研究生物质来源和降解过程。

通过测量不同环境样品中同位素的相对含量,可以探究元素的迁移和转化机制。

4. 分析文化遗产同位素质谱分析还可以应用于文化遗产的研究和鉴定。

利用同位素质谱分析技术,可以确定物质的来源和年代。

例如,可以通过分析古代陶瓷中的同位素组成来确定其产地;通过分析古文献中的油墨中的同位素组成来确定其年代。

三、同位素质谱分析的进展与挑战随着科学技术的不断发展,同位素质谱分析技术也得到了长足的进步。

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半衰期 12.3 y 5720 y 8.05 d
125I
+ e → 125Te+ γ
(1)核外电子被俘获进原子核内,外层电子向内层补 充,放射出X射线
(2) 或将能量传给更外层电子使其成为自由电子(俄 歇电子)
(3)电子俘获后,有时原
子核还有较高能量,处于激 发态,放射出γ射线而回复 到基态。 (4)或把能量转给一个核 外电子,使之发射出去,称 为内转换电子。
1kBq=103Bq 1MBq=106Bq 1GBq=109Bq
2
比放射性强度(比活度)
表示单位重量药物中含有的放射性强度(活度)。 以此表示物质中放射性核素的含量.
C = A/m C: 放射性比活度,单位是Bq/g, MBq/g, MBq/mol
A: 核素的放射性强度,单位是Bq
m: 物质的质量,单位是g
(1)溶剂
常为芳香族化合物,如:甲苯(亲脂性放射性 药物),二氧杂环己烷(亲水性放射性药物)
(2)溶质(闪烁体)
高效 荧光 体有 机分 子
闪烁液产生光子的过程:
α,β射线 溶剂分子吸收 溶剂分子吸收hv激发 发 射光子光子→闪烁体吸收hv发出光子→光电倍增管
2 样品制备
使待测样品充分溶解在闪烁体溶液中,使放射能
(一)带电粒子与物质的作用
电离作用
是指α、β等带电粒子使物质 中的原子失去轨道电子而形成 自由电子和正离子的过程。 入射粒子的电荷量越大,电 离作用越强; 所以,α粒子的电离本领比 β粒子大得多; 若脱离出来的电子的能量足 够大,它又可使其他原子电离, 称为次级电离; 在单位路径中形成的离子对 数为电离密度,是反映电离本 领的指标。
4.半衰期
即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初 始值一半所用的时间
如:32P 的半衰期为14.3天,即原来有100万个32P原 子,经过14.3天后,只剩下50万个.
5. 放射性核衰变的类型

α衰变 β-衰变 β+衰变(正电子衰变) 电子俘获衰变 γ衰变
(1) α衰变
不稳定原子核自发地放射出α粒子而变成另 一核素的过程称作α衰变。
电子对生成效应
第三节
1
放射性强度及其度量单位
放射性强度(放射性活度)
放射性强度是指单位时间内发生衰变的原子核 数,单位用贝可(becquered, Bq )表示, 为1秒钟 内发生一次核衰变。 1Bq=1s-1 1Ci=3.7×1010Bq 1Bq=2.7×10-11Ci 1 mCi=37 MBq 1μCi= 37 kBq
放射性同位素具有物质性质差异的可测性
四、同位素分析法的分类
稳定同位素——稳定同位素分析法 放射性同位素——放射性同位素分析法
六、同位素分析的主要应用领域
药代动力学研究中的应用(放射和稳定核素示踪) 制剂体内运行规律研究(靶向,定位释放) 生物样品中微量物质的分析 药物作用机理和药效评价的研究(物质代放谢的研 究,物质转化的研究 ) 药物开发研究中的应用
第二节
一 原子结构
1.原子结构 表示: AX
核物理基本知识
如:131I,
125I,18F
电子排布:2n2 原子质量数: 原子基态与激发态: 原子核的稳定性:
2.同位素、核素、同质异能素
同位素
同位素是指质子数相同而质量数(中子数)不 同的原子。
1H,2H和3H;12C,13C和14C
互为同位素。
核素
入射γ光子与原子的核外电子发
生非弹性碰撞,光子的一部分能 量转移给电子,使它反冲出来, 而光子的运动方向和能量都发生 都发生了变化,成为散射光子;

康普顿电子象光电效应中的情 况一样,按与β粒子相同的方式 消散它的能量,散射光子进一步 通过光电或康普顿过程被吸收。
康普顿效应
电子对效应 ——
γ光子与靶物 质原子的原子核 库仑场作用,光 子转化为正 - 负 电子对。
测量结果表示
计数率—射线每分钟的计数次数(cpm) Bq = cpm /E Bq 放射性强度(每分钟衰变数) cpm 计数率 E 计数效率 计数效率(探测效率): 被探测的放射性物质所放射的总粒子或总光子与 探测系统所记录的脉冲数之比称探测效率E E= 记录到探测系统的脉冲数/射向探测器源发射 总粒子数×100%
尽量转变为光能;排除样品中荧光淬灭物质的干扰 可使用增溶剂等,不溶物可制成乳剂等。 颜色较深者,可采用氧化脱色或氧化成无机物。
第五节 药物研究中常用的放射 性同位素及注意事项

药物研究常用放射性同位素
符号
3H 14C 131I 125I 32P
同位 *氢-3(氚) 碳-14 碘-131
二 γ计数法
(一)探测原理 其与物质作用的机制是:光电效应,康谱顿效 应和生成电子对后产生次级电子—引起物质电离 和激发.
γ射线 → 碘化钠(光电效应,康谱顿效应和生成电子 对)→ 次级电子 → 光子(荧光) → 光
电倍增管

液体闪烁计数法
1 探测原理
闪烁体溶液:由溶剂和溶质(又称闪烁体)组成。 溶剂——吸收辐射能量和溶解样品的作用 溶质(闪烁体)——从受激溶剂分子得到能量,然 后发出闪光(荧光)
重要性:
在各药物分子中,碳原子均以上两种同位素的比例自然存 在。每一种有机物都是由不同同位素核素(Nulide)组成 的混合分子。如维拉帕米的分子式为C27H38N2O4,分 子量为454,而以各稳定同位素存在的平均分了量为 454.27。在药物分子中,1个天然13C原子的存在,分 子量就为455,因此,应用MS检测药物时,在质荷比 (m/e)为455处会出现同位素族峰,其强度与分子中含该 元素的原子数目及其重同位素的天然丰度密切相关。对某 一有机化合物CWHXNYOZ而言,由重同位素天然存在引 起的M+1(分子量+1)和M+2峰的相对强度可下式计算: (M+1)峰相对强度 (%)=(1.1×W)+(0.015×X)+(0.037×Y)+(0.0 9×Z) (M+2)峰相对强度 (%)=(1.1×W)2×(0.2×Z)/200
α粒子
由2个质子和2个中子组成(氦原子核),带正电 荷。
α粒子(射线)的特性:
电离和激发能力强; 穿透能力较差。
(2) β-衰变
不稳定原子核自发地放射出β-粒子而变成另 一核素的过程称作β-衰变。 如: 由32P到32S的衰变 32P → 32S +β- + v + Q β- 粒子(射线) 是高速运动的负电子流 β- 粒子的特性: 穿透力弱 电离和激发作用较强
激发作用
带电粒子通过物质时,原
子的电子获得能量而使其从 内层轨道跳到外层轨道,这 时原子从稳定状态变成激发 状态,这种作用成为激发作 用; 被激发的原子极不稳定, 很快由激发态退回到稳定的 基态同时放出X射线以释放 多余的能量。 * 电离和激发作用是一些探测器工作的物质基础,是射 线引起物理、化学变化和生物效应的机制之一。
2. 放射性核衰变:
放射性核素的原子核自发地放出射线,并转变成 新的原子核的过程; 衰变规律:原子核衰变时前后的电荷数和质量数 都守恒。 举例 32-15P → 32-16S +β规律:
M ZX → M X → Z M-4
+ He(α) M Z+1Y + β
Z-2Y
3.放射性核素的特点
放射性核素在进行核衰变的时候,可放 射出α射线、 β射线、γ射线和电子俘 获等,但是放射性核素在进行核衰变的 时候并不一定能同时放射出这几种射线; 放出的射线由原子核决定的; 放射性核素具有一定的寿命。

99Tc

γ
+Q
γ射线:
是中性的光子流
γ射线的特性:
电离能力很小,穿透力最强,射程最大,
1MeV的γ射线在空气中的射程约有1米之远;
γ射线作用于物质可产生光电效应、康普顿
效应和电子对效应,它不会被物质完全吸
收,只会随着物质厚度的增加而逐渐减弱。

射线与物质的相互作用
1 2 3 4 5 电离作用 激发作用 散射作用 轫致辐射 吸收作用
散射作用
β射线由于质量 小,行进途中易受介 质原子核静电场的作 用而改变原来的运动 方向,这种现象称为 散射。一般带电粒子 在物质中通过可能经 过多次散射。
轫致辐射
高能量快速运动的β粒子,突然被原子序数高的 物质(如铅)阻止后,急剧降低速度,电子的一部分或 全部动能转化为连续能量的X射线发射出来,这种现象叫 轫致辐射。 它发生的几率与β射线的能量和物质的原子序数成正 比,因此在防护上采用低密度材料,以减少轫致辐射。 β射线能被不太厚的铝层等吸收。
需专用的实验条件; 一定专门训练的技术人员; 实验中需要采取必要的防护措施; 同位素效应问题.
三、同位素法的基本依据
一种元素的同位素具有相同的化学性质 自然界中核素的丰度是一个确定的值
以碳元素为例,稳定同位素有12C和13C两种形式,分别占 总额含量的98.893%和1.107%(共100%)。
吸收作用
带电粒子使物质的原子发生电离和激发的过 程中,射线的能量全部耗尽,射线不再存在称做 吸收作用。
带电粒子在物质中沿运动轨迹所经过的距 离称为射程。 带电粒子的能量损失与粒子的动能和吸收 物质的性质有关,所以射程能比较直观地 反映带电粒子贯穿本领的大小。
(二)光子与物质的相互作用
1 光电效应 2 康普顿效应 3 电子对生成
(3) β+衰变(正电子衰变)
由于核内中子缺乏致使放射出正电子的衰变,称 为正电子衰变或β+衰变。 如; 18 F → 18 O +β+ + v + Q 正电子的特性: 射程只有1~2mm,主要用于医学显像诊断。
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