放射性現象的發現
1896年,法國物理學家貝可勒爾在研究物質的熒光時發現,某些鈾鹽可以放射出一種人的眼睛看不見的射線,這種射線能穿過黑紙、玻璃、金屬箔使照相底片感光。而且還觀測到,靠近鈾鹽的空氣被“電離”。
1898年,居里夫人和施密特各自觀測到,釷的化合物也能發出類似的射線,居里夫人把這種“原子現象”稱為放射性。不久,她又發現放射性更強的鐳。
1899年,有科學家將鐳源放入鉛制的容器中,容器上開有1個小孔,讓鐳的射線射出,然后在射線的垂直方向施以磁場力,奇跡出現了,射線在磁場力的作用下,分解為3束,科學家把它們分別命名為。α、β、γ射線。后來證明,偏轉角度不大的α射線就是氦原子核(帶正電荷),偏轉角度大的那束命名為β,是電子束(帶負電荷),中間不偏轉的命名為γ,是電磁波,無電荷。
放射性核素
核素可以分成2大類:穩定的和不穩定的。不穩定核素可以自發地蛻變為另外元素的核素,這個過程叫做放射性衰變。在放射衰變過程中,會從核內發出α粒子、β粒子、γ光子以及其他射線。這種不穩定核素放出射線的特性叫放射性。例如,考古鑒定文物年代使用的碳-14(寫作14C),它就衰變成氦-14(寫作14N)。氦-14是穩定核素?,F在已經知道的107種元素的1 900多種同位素中,大約有300種是穩定核素;其余1 600種是放射性核素,其中的大約60種是天然放射性元素,其他是人工制造的。放射性核素又叫放射源。
放射性活度和單位
據報道,全國現有放射源用戶上萬家,密封放射源大約5萬枚,總放射性活度約1 350萬居里。所謂放射性活度,是指一定量的放射性核素在單位時間內的衰變數,其單位是貝可勒爾,簡稱貝可,符號為Bq,1Bq=1個衰變/秒。居里(符號Ci)是以前習慣用的單位,1居里=3.7×10 10貝可。
電離輻射
α粒子、β粒子、質子等帶電荷,可以直接引起物質電離;X射線、γ光子和中子等不帶電荷,但是在與物質作用時產生“次級粒子”,從而使物質電離。所有這些現象,統稱電離輻射,習慣簡稱輻射。另外,紅外線、紫外線、微波等也稱輻射,但不是“電離輻射”。
電磁輻射計量和單位
電離輻射作用于人體,會引起人體的某些變化。人們為了研究這種影響,借用了醫藥中“劑量”一詞,稱電離輻射劑量,用以度量電離輻射的程度。
1.照射(劑)量,指X射線、γ射線在空氣中產生電離作用的能力大小,人們習慣的專用單位是倫琴,簡稱倫,符號為R。
2.吸收劑量,指人體受到電離輻射后吸收了多少能量,其專用單位是戈瑞,簡稱戈,符號為Gy。
3.有效劑量。人體受到輻射時,常常是多個器官受到輻射。器官不同,產生的效應也不同,所以,要進一步細化“有效劑量”,單位叫希沃特,簡稱希,符號為Sv。
電離輻射對人體的效應
電離輻射對人體的作用,是一個非常復雜的過程。它通過直接或間接的電離作用,使人體的分子發生電離或者激發。對人體的水分子,會使其產生多種自由基和活化分子,嚴重的則導致細胞或機體損傷甚至死亡。
當然,電離輻射對人體的作用過程是“可逆轉”的,人體自身具有修復功能,這種修復能力的大小與個體素質的差異有關,也與原始損傷程度有關。所以,一定要控制人體所受劑量的大小。
1.外照射
對X射線、γ射線,吸收劑量在0.25Gy以下時,人體一般不會有明顯的反應。但是,劑量再增加,就可能出現損傷。當達到幾個Gy時,就可能使部分人死亡。接受同樣數量的“吸收劑量”,受照射時間越短,損傷越大;反之,則輕。吸收同樣數量劑量,分幾次照射,比一次照射損傷要輕。
α粒子穿透能力弱(一張紙就可以阻擋),不會引起外照射損傷。β粒子穿透能力也較弱,外照射時只能引起皮膚損傷。γ射線穿透能力強,人體局部受到它照射,吸收2~3Gy劑量時不會出現全身癥狀,即使有人出現也很輕微。但是,全身照射就可能會引起放射病。
2.內照射
不同的放射性核素進入人體內,沉淀在不同的器官,叫做內照射,它會對人體產生不同程度的影響,例如鐳和钚都是親骨性核素,但鐳大多沉淀在骨的無機質中,而钚主要沉淀在骨小梁中,照射骨髓細胞后會出現很強的輻射毒性。
內照射主要是α粒子和β粒子。α粒子能量大,對人體細胞損傷較為嚴重。
輻射防護
1.外照射輻射防護。X射線、γ射線和中子等在人體對外照射時,其防護措施有:(1)保持距離,距放射源愈遠,人體吸收劑量就愈少;(2)減少受照射時間;(3)用屏蔽物質防護。射線通過與物質接觸,能量被減弱,所以,在放射源與人體之間加裝屏蔽物就能起到防護作用。鉛的屏蔽作用最好,水、鐵、水泥、磚、石頭、鉛玻璃也常用。
2.內照射防護。戴口罩防止經呼吸道吸入α粒子和β粒子。食物、水被懷疑受到污染時,應當檢測,不合要求不能飲用。穿工作服防止皮膚吸收,尤其要注意防止通過傷口進入體內。