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1、第第3 3節(jié)節(jié) 探測射線的方法探測射線的方法第第4 4節(jié)放射性的應用與防護節(jié)放射性的應用與防護原子核 神奇的刀刀技術是在立體定向技術基礎上發(fā)展起來的一種新的治療方法，它是利用射線束，通過立體定向技術聚焦在腦內一個靶目標點，使該靶點處的腦組織或腦瘤組織細胞遭到毀損或被殺死而達到治療目的因臨床治療有刀的效果被稱為刀手術，是一種非侵入性治療手段首臺原型機于1951年開始研究，主要設備是一臺300 kV深部X射線機，后因劑量學特性不能滿足要求而放棄；1968年正式投入使用的設備是采用179個聚焦于同中心的多源鈷60機，它產生縫隙狀射線“切割”病變組織，故有刀之稱刀用于多種腦部疾患的治療，包括：腦血管疾
2、病，如動脈瘤、動靜脈畸形(AVM)；外科手術不可切除的腦瘤，術后殘存腫瘤，年老及健康狀況不適于手術的腦瘤(如聽神經瘤、垂體瘤、松果體瘤、顱咽管瘤、腦膜瘤、腦轉移瘤等)；功能性疾病(如三叉神經痛、震顫麻痹和其他運動障礙性疾病等)一、探測射線的方法1威耳遜云室(1)原理：粒子在云室內氣體中飛過，使沿途的氣體分子_，_酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結成霧滴，于是顯示出射線和徑跡(2)粒子徑跡：粒子的質量比較大，在氣體中飛行時不易改變_由于它的電離本領大，沿途產生的離子_，所以它在云室中的徑跡直而粗粒子的質量小，跟氣體碰撞時容易改變_并且_本領小，沿途產生的離子_，所以它在云室中的徑跡比較_，而且常常
3、_粒子的電離本領_，在云室中一般看不到它的徑跡答案：(1)電離飽和(2)方向多方向電離少細彎曲更小(3)氣泡室：氣泡室原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是過熱液體，如液態(tài)氫(4)蓋革米勒計數(shù)器：GM計數(shù)器非常靈敏，用它推測射線十分方便但不同的射線產生的脈沖現(xiàn)象_，因此只能用來計數(shù)，不能區(qū)分射線的_2核反應原子核在其他粒子的轟擊下生成_的過程，人類第一次實現(xiàn)原子核的人工轉變，是盧瑟福用_轟擊氮原子核，產生了氧的一種同位素，該核反應方程為_，這也使人們發(fā)現(xiàn)了_答案：1. (4)相同種類2新原子核粒子 質子3人工放射性同位素放射性同位素有_放射性同位素和_放射性同位素兩種，它們的化學性質_
4、居里夫人發(fā)現(xiàn)的放射性磷P是_放射性同位素，其核反應方程為_人造放射性同位素的優(yōu)點是：_容易控制_容易處理，可以制成各種所需的形狀二、放射性同位素的應用1利用射線利用射線具有很強的_作用，可以消除有害靜電；利用射線很強的_本領，工業(yè)用來探傷；另外在醫(yī)療、生物育種、保鮮方面也有廣泛應用答案：3天然人造相同人造放射強度放射性廢料二、1.電離穿透2作示蹤原子同位素具有相同的_性質，可用放射性同位素代替非放射性同位素做_原子3放射性防護放射性對人體組織是有傷害作用的，要防止放射物質對水源、空氣、用具、工作場所的污染答案：2.化學示蹤一、探測射線的方法與儀器1方法探測放射線的方法主要是利用放射線粒子與其他
5、物質作用時產生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：(1)使氣體電離，這些離子可使過飽和汽產生云霧或使過熱液體產生氣泡；(2)使照相底片感光；(3)使熒光物質產生熒光2儀器威爾遜云室(1)構造云室的主要結構如上圖所示圓筒形容器的下底是一個可在小范圍活動的活塞；上蓋是透明的，通過它可觀察云室內發(fā)生的現(xiàn)象或進行照相放射源可放在室內側壁附近，也可放在室外側壁的窗口(2)原理實驗時，在云室內加一些酒精，使室內充滿飽和汽然后使活塞迅速向下移動一段距離，室內氣體由于突然膨脹而溫度降低，使酒精的飽和汽處于飽和狀態(tài)這時如果有能量較高的粒子從室內氣體中飛過，就會使沿途的氣體分子電離產生離子，過飽和汽便以
6、這些離子為核心凝成一條霧跡(3)放射線在云室中的徑跡粒子的質量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向由于它的電離本領大，沿途產生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而粗粒子的質量小，跟氣體碰撞時容易改變方向，并且電離本領小，沿途產生的離子少，所以它在云室中的徑跡比較細，而且常常彎曲粒子的電離本領更小，在云室中一般看不到它的徑跡 根據徑跡的長短和粗細，可以知道粒子的性質；把云室放在磁場中，從帶電粒子運動軌跡的彎曲方向，還可以知道粒子所帶電荷的正負 3氣泡室 氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體，如液態(tài)氫控制氣泡室內液體的溫度和壓強，使溫度略低于液體的沸點當氣泡室內壓強突然降低時，液
7、體的沸點變低，因此液體過熱，粒子通過液體時在它的周圍就有氣泡形成 4蓋革米勒計數(shù)器 (1)構造 計數(shù)器的主要部分是計數(shù)管，其結構如右圖所示它是一支玻璃管，里面有一個銅圓筒(或在管壁上涂有一層導電薄膜)，這是陰極，穿過圓筒軸心的鎢絲是陽極管內充有低壓的惰性氣體，工作時在兩極間加上的電壓通常略低于管內氣體的電離電壓(2)原理當某種射線粒子進入管內時，它使管內的氣體電離，產生的電子在電場中被加速，能量越來越大，電子跟管中的氣體分子碰撞時，又使氣體分子電離，產生電子這樣，一個粒子進入管中后可以產生大量電子這些電子到達陽極，陽離子到達陰極，在電路中就產生一次脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(
8、3)優(yōu)缺點優(yōu)點：放大倍數(shù)很大，非常靈敏，用它來檢測放射性是很方便的缺點：它對于不同的射線產生的脈沖現(xiàn)象相同，因此只用來計數(shù)，而不能區(qū)分射線的種類如果同時有大量粒子，或兩個粒子射來的時間間隔很短(小于200 s)時，也不能區(qū)分它們 (雙選）關于威爾遜云室探測射線，下述正確的是()A威爾遜云室內充滿過飽和蒸氣，射線經過時可顯示出射線運動的徑跡B威爾遜云室中徑跡粗而短的是射線C威爾遜云室中徑跡細而長的是射線D威爾遜云室中顯示粒子徑跡原因是電離，所以無法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負解析：云室內充滿過飽和蒸氣，射線經過時把氣體電離，過飽和蒸氣以離子為核心凝結成霧滴，霧滴沿射線的路線排列，顯示出射線的徑跡
9、，故A選項正確；由于粒子的電離本領大，貫穿本領小，所以射線在云室中的徑跡粗而短，即B選項正確，由于射線的電離本領很弱，所以在云室中一般看不到它的徑跡，而細長徑跡是射線的，所以C選項錯誤；把云室放在磁場中，由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負，所以D選項錯誤答案：AB變式遷移變式遷移1（雙選）利用威爾遜云室探測射線時能觀察到細長而彎曲的徑跡，則下列說法正確的是()A可知有射線射入云室中B可知是射線射入云室中C觀察到的是射線粒子的運動D觀察到的是射線粒子運動路徑上的酒精霧滴解析：因為觀察到威爾遜云室中存在細而彎曲的徑跡，是射線的徑跡，A選項錯而B正確射線粒子運動是肉眼觀察不到的，觀察到
10、的是酒精過飽和蒸氣在射線粒子運動路徑上形成的霧滴，D選項正確答案：BD點評：三種射線粒子肉眼都是看不見的，探測射線粒子的方法都是利用它們和其他物質發(fā)生作用時產生的現(xiàn)象，來顯示射線粒子的存在二、核反應1定義原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應2規(guī)律質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒3人工核轉變反應方程(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的方程：(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的方程： (3)約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素和正電子的方程： 如右下圖為查德威克實驗示意圖，由天然放射性元素釙(Po)放射的射線轟擊鈹時會產生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時，會打出粒子流B，經研究知道()AA為中子，B為質子BA為質子，B
11、為中子CA為射線，B為中子DA為中子，B為射線解析：不可見射線A，轟擊石蠟時打出的應該是質子，因為質子就是氫核，而石蠟中含有大量氫原子，轟擊石蠟的不可見射線應該是中子答案：A變式遷移變式遷移2.（雙選）三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個氦核（ ），則下面說法正確的是（ ）A.X核比Z核多一個質子B.X核比Z核少一個中子C.X核的質量數(shù)比Z核的質量數(shù)大3D.X核與Z核的總電荷數(shù)是Y核電荷數(shù)的2倍解析：解析：設X核的核電荷數(shù)與質量數(shù)分別為a、b，X核放出正電子及Y核與質子的核反應如下：.可見，X核比Z核多2個質子，故A項錯.X核比Z核多1個
12、中子，故B項錯.X核的質量數(shù)比Z核的質量數(shù)大3，故C項對.Z核與X核的總電荷數(shù)為（2a-2），是Y核的2倍，故D項對.答案：答案：CD三、放射性同位素的應用1放射性同位素有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素注：天然存在的放射性元素只有四十多種，但人工方法得到的已達1000多種，由于人工放射性元素具有半衰期短，放射強度容易控制等特點，已廣泛應用于各個領域2放射性同位素的應用(1)工業(yè)上使用射線測厚度(2)煙霧報警器(3)醫(yī)學放療殺傷癌細胞(4)射線照射種子，培育優(yōu)良品種，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期(5)作示蹤原子由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學
13、性質，如果把放射性同位素的原子攙到其他物質中去，讓他們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里去了，是怎樣分布的，我們把用作這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子例如：利用示蹤原子可以檢查輸油管道上的漏油位置在生物學研究方面，同位素示蹤技術也起著十分重要的作用在給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，這樣可以知道農作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料3放射性的污染和防護(1)放射性污染過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產生破壞作用幾件需要記住的放射性污染事件是：1945年美國向日本的廣島和長崎投了兩枚原子彈，當時炸死了十多萬人，另有無數(shù)的平
14、民受到輻射后患有各種疾病，使無辜的平民痛不欲生1987年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的泄露造成了大量人員的傷亡，至今大片領土仍是生物活動的禁區(qū)美國在近幾年的兩次地區(qū)沖突(海灣地區(qū)、科索沃地區(qū))中大量使用了含有放射性的貧鈾彈，使許多人患有莫名其妙的疾病(2)放射性的防護為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施，例如在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄；用過的核廢粒要放在很厚的重金屬箱內，并深埋地下，在生活中對那些有可能有放射性的物質要有防范的意識，盡可能遠離放射源 關于放射性同位素的說法正確的是()A給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農作物吸收放
15、射性同位素后生長更好B輸油管道漏油時，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y其射線，確定漏油位置C天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經濟上不劃算D放射性元素被植物吸收，其放射性將發(fā)生改變解析：放射性應用的是放射性同位素，因為其含量易控制，衰變周期短，不會對環(huán)境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長、會污染環(huán)境，所以不用天然放射元素，C錯放射性元素與它的同位素的化學性質相同，但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯放射性是原子核的本身性質，與元素的狀態(tài)，組成等無關，D錯輸
16、油管道漏油可以利用示蹤原子確定漏油點，B正確答案：B變式遷移變式遷移3下列敘述不是放射性同位素被用做示蹤原子的原因是()A放射性同位素不改變其化學性質B放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C半衰期與元素所處理的物理、化學狀態(tài)無關D放射性同位素容易制造解析：放射性同位素用作示蹤原子，主要是用放射性同位素代替沒有放射性的同位素參與正常的物理、化學、生物過程既要利用化學性質相同，也要利用衰變規(guī)律不受物理、化學變化的影響，同時還要考慮放射性廢料是否容易處理，因此選項A、B、C正確，選項D不正確答案：D基礎鞏固基礎鞏固1(雙選）關于同位素的下列說法中，正確的是()A一種元素的幾種同位素在元
17、素周期表中的位置相同B一種元素的幾種同位素的化學性質、物理性質都相同C同位素都具有放射性D互稱同位素的原子含有相同的質子數(shù)解析：質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子互稱同位素，由于它們的原子序數(shù)相同，因此在元素周期表中的位置相同雖然核電荷數(shù)相同，但由于中子數(shù)不同，因此物理性質不同不是每一種元素的同位素都具有放射性，只有具有放射性的同位素才叫放射性同位素答案：AD2 (雙選）關于射線的產生和性質，下列說法中正確的是()A射線是原子內層電子受激發(fā)后產生的，在磁場中它不偏轉B射線是由處于激發(fā)狀態(tài)的原子核放射出的光子，它在磁場中不發(fā)生偏轉C射線的電離本領和穿透本領都很強D射線的電離本領最弱，穿透本領最強解析：放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變過程中，產生的某些新原子核由于具有過多的能量(此時新核處于激發(fā)態(tài))，而輻射出的光子流即射線，它具有很強的穿透本領，但電離本領比射線和射線的都弱因射線本身不帶電荷，所以射線進入磁場中不會發(fā)生偏轉答案：BD
高中物理 第19章 第3節(jié)第4節(jié) 探測射線的方法 放射性的應用與防護同步輔導與檢測課件 新人教版選修35
