【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第十一章放射性同位素

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的?！?/span>

§11-2放射性同位素的應(yīng)用

【01】放射性同位素在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等方面都有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)放射性同位素的性質(zhì)和特點，在應(yīng)用上大致可以分為兩類：1.射線的利用；2.示蹤原子的利用。

1、射線的利用

【02】放射性同位素放出的射線（α 射線、β 射線或 γ 射線等）都有穿透物質(zhì)的本領(lǐng)，其中以?γ?射線的穿透本領(lǐng)為最大；這些射線能使物質(zhì)分子電離，如 α 和 β 射線的電離本領(lǐng)都比較大，它們能引起化學(xué)變化或生理變化。下面列舉它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療和科學(xué)研究中應(yīng)用的一些實例。

(1)工業(yè)方面

【03】利用射線的穿透本領(lǐng)來檢查金屬材料的內(nèi)部損傷和金屬板的厚度。

【04】金屬制品內(nèi)部有缺陷，會大大影響成品的強度。過去檢查制品內(nèi)部損傷，一般是用硬 X 射線透視的方法，但是 X 射線設(shè)備復(fù)雜、笨重，而且 X 射線的穿透的本領(lǐng)一般也比?γ?射線來得小?，F(xiàn)在采用放射性鈷60（這是放射性同位素中價格最便宜的一種），它能夠穿過 20 厘米厚的金屬材料，使底片感光，從而可以檢查出有沒有缺陷存在和缺陷所在的部位。圖11·2就是利用?γ?射線探傷的示意圖。

【05】檢查金屬材料的厚度，原理也大致相似。如圖11·3所示，把放射性同位素放在軋制的金屬板下面，射線穿過金屬板以后就被計數(shù)器記錄下來。如果板的厚度不合要求，為記數(shù)器記錄的射線強度也就有變化，如果把計數(shù)器發(fā)出的信號加以放大，通到自動操縱設(shè)備上去，就能夠很快的調(diào)節(jié)壓延設(shè)備使得金屬板厚度合乎標(biāo)準(zhǔn)。

【06】在工業(yè)方面還能利用射線的電離本領(lǐng)來消除有害的靜電積累。在工業(yè)生產(chǎn)的快速運轉(zhuǎn)過程中，常常會由于摩擦而造成靜電的積累，給生產(chǎn)造成困難或帶來危險。例如印染機的滾筒由于靜電積累而產(chǎn)生的電火花，容易使易燃溶液燃燒起來。所以利用放射性同位素的電離作用，可以使空氣電離，從而把積累的靜電逐漸中和掉，以不致發(fā)生危害（如圖11·4）。

(2)農(nóng)業(yè)方面

【07】用適度的放射性同位素射線照射種子，可以使作物早熟和增產(chǎn)；在放射性元素的適當(dāng)?shù)娜芤褐薪^的某些種子（例如豌豆），產(chǎn)量也可以提高。實驗證明：經(jīng)過較弱射線的照射，有些作物的品種可以得到改良。例如小麥和燕麥的種子經(jīng)過中子射線照射以后，可以獲得抗銹菌力很強的優(yōu)良品種。

【08】利用射線還可以防止蟲害。在田間用不太強的射線照射，就可以使害蟲的成蟲失去生殖能力，使幼蟲失去發(fā)育能力。由于射線的穿透本領(lǐng)比較強，對躲在樹皮、土壤或作物里面的害蟲也具有同樣的殺害能力，因而比一般的農(nóng)藥效果好。在大的谷倉里，也可以用較強的射線來使糧食最主要的害蟲——象鼻蟲的幼蟲受到嚴(yán)重的抑制甚至死亡，使糧食得到妥善的保藏。

(3)醫(yī)療方面

【09】放射性同位素的射線在醫(yī)療方面可以用來抑制或醫(yī)治惡性腫瘤。由于放射性同位素的體積小，可以做成各種不同形狀適合于各種部位使用的放射源，以及能夠大量生產(chǎn)，這就使它在治療癌腫方面有 X 射線所不能比擬的優(yōu)點。有些癌腫部位不固定，很難用 X 射線照射，這就可以用內(nèi)服一些含有放射性同位素的藥劑來治療。目前常用來作射線治療的同位素有：鈷60、碘131、磷32等，特別是放射性鈷60，能夠制成很強的放射源，而價格又比較低廉。

2、示蹤原子的利用

【10】不具有放射性的同位素跟同一元素的放射性同位素，化學(xué)性質(zhì)完全相同。如果在元素里滲入一些它的放射性同位素，那么無論這種元素到達(dá)什么地方，總有它的放射性同位素相伴隨，它們經(jīng)歷著相同的過程。要了解一般元素在物體里的分布或轉(zhuǎn)移過程是不容易的，但是由于放射性同位素總和它在一起，我們就可以通過計數(shù)器來探測它的位置。在這里，放射性同位素起了一種“指示蹤跡”的作用，所以又稱做“示蹤原子”。示蹤原子在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用也很普遍，下面簡單介紹它的具體應(yīng)用。

(1)農(nóng)業(yè)方面

【11】利用示蹤原子可以了解作物吸收肥料的情況。例如，在棉桃快要成熟的時候，如果向根部施帶有放射性磷32 的磷肥，可以發(fā)現(xiàn)，這時根部已不大能夠吸收肥料；如果把磷肥施在葉子上，計數(shù)器就能很快地指示出，在棉株中有放射性磷的“蹤跡”出現(xiàn)，并且迅速地移向棉花的子房。這就說明要使棉花增產(chǎn)，可以把磷肥施在葉子上。如果把鉀肥澆在果樹的樹干上，鉀肥就會透過樹皮進(jìn)入果樹，并迅速地沿著支條上升，積累在花芽中。這種追肥的方法也是利用示蹤原子得出來的。

【12】又如在天旱的時候，作物的根部特別需要水分，因為這時候沒有足夠的水分來供應(yīng)根，所以要根尖來追逐水源，如果能促使根尖很快的生成，就能使根深入到水分充足的水層里去，幫助作物抗旱。實驗表明，把放射性的磷肥（含有磷32）埋在離表面 17 厘米深的土層里作為目標(biāo)，然后觀察施肥的與不施肥的燕麥幼苗根尖的生長情況，可以看出，施肥的燕麥根比不施肥的燕麥根早四天伸展到既定目標(biāo)的地方（如圖11·5所示）。

(2)工業(yè)方面

【13】在冶煉鋼時，必須注意磷的雜質(zhì)含量不能過高，為了能在冶煉時及時作出鑒定，可以利用示蹤原子的方法。在煉鋼爐里滲入少量的放射性磷，它很快就會和普通的磷混在一起，再從鋼水中取出試樣來，一方面用計數(shù)器測出試樣中射線的強度，一方面用化學(xué)分析的方法，測出這時候鋼水中的磷含量，然后找出射線強度跟含磷量的對應(yīng)關(guān)系。這樣每隔一定時間測定一次射線強度，只要射線強度降低到一定程度，就表明這時候鋼水中的含磷量已經(jīng)降低到合格的標(biāo)準(zhǔn)了。用這種方法來檢查磷含量要比用化學(xué)方法來檢驗快得多。

【14】示蹤原子也可以用來檢查水庫是否有漏水的情況。把少量的放射性同位素放入水庫中，由于擴散作用，示蹤原子很快就會均勻地分布在水的分子中，通過計數(shù)器周密的探測，就會了解水庫有沒有滲水或漏水的情況。

(3)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)方面

【15】醫(yī)學(xué)上可以利用示蹤原子來作診斷和研究。例如在皮下注入含有放射性鈉24 的生理食鹽水，就可以研究人體血液循環(huán)的情況，對正常的人講，三小時以后放射性的鈉就可以遍布全身；而有些患有心臟病的人，血液循環(huán)時間卻要增加到 6~12 小時。又例如，人體里的甲狀腺含碘量比其他器官大一千倍，甲狀腺有了病后，吸收碘的數(shù)量就會有很大的改變，服用少量放射性碘131 作為示蹤原子，就可以幫助診斷甲狀腺的病情。

【16】對動物注射放射性同位素作實驗發(fā)現(xiàn)，大腦在興奮的時候，磷的新陳代謝速度比抑制時快得多。利用示蹤原子還可以對植物的光合作用、動物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成等許多問題進(jìn)行研究。

【17】應(yīng)用示蹤原子的優(yōu)點是：

【18】(1)靈敏度高，能夠測定極微量的放射性物質(zhì)。最好的天平，感量可達(dá) 10?? 克；最靈敏的光譜定量分析，也只能測到 10?? 克；但是用示蹤原子的方法，通過靈敏的計數(shù)器則可以把含有 10?1?~10?1? 克的微量放射性物質(zhì)測出來。

【19】(2)容易辨識，操作方法和過程都很簡便。

【20】由于過強的放射性射線照射對人體是有害的，所以在使用的時候應(yīng)該注意安全防護(hù)問題。為了保護(hù)工作人員的健康，射線照射人體的時間應(yīng)當(dāng)盡可能的短；人要離開射線源遠(yuǎn)一些；并且用鉛、鐵、水泥或有機玻璃等適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)把射線源屏蔽起來，以吸收或減弱射線強度；最重要的是使人體每天所受到射線照射的劑量不超過規(guī)定的限額?？傊灰斜匾姆雷o(hù)設(shè)備，嚴(yán)格遵守安全操作和防護(hù)規(guī)程，射線對人體可能產(chǎn)生的傷害是完全能夠避免的。