3.03cm．（2）在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图所示，在玻璃板后面放一支与A完全相同而未点燃的蜡烛，这样做的目的是探究像与物大小的关系．（3）如图所示是著名的奥斯特实验示意图．观察比较甲、乙两图，可以得到的实验结论是通电导体周围存在磁场．
点击展开完整题目
科目：初中物理
题型：解答题
（1）如图所示，木块A的长度是______cm．（2）在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图所示，在玻璃板后面放一支与A完全相同而未点燃的蜡烛，这样做的目的是探究______的关系．（3）如图所示是著名的奥斯特实验示意图．观察比较甲、乙两图，可以得到的实验结论是通电导体周围存在______．
点击展开完整题目
科目：初中物理
来源：2011年广西贺州市中考物理试卷（解析版）
题型：解答题
（1）如图所示，木块A的长度是______cm．（2）在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图所示，在玻璃板后面放一支与A完全相同而未点燃的蜡烛，这样做的目的是探究______的关系．（3）如图所示是著名的奥斯特实验示意图．观察比较甲、乙两图，可以得到的实验结论是通电导体周围存在______．
点击展开完整题目
科目：初中物理
来源：广西自治区中考真题
题型：实验题
（1）如图1所示，木块A的长度是_______________cm。 （2）在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图2所示，在玻璃板后面放一支与A完全相同而未点燃的蜡烛，这样做的目的是探究__________________________的关系。 （3）如图3所示是著名的奥斯特实验示意图。观察比较甲、乙两图，可以得到的实验结论是通电导体周围存在___________________。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图1&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3
点击展开完整题目----> 我们把这些处于同一位的
我们把这些处于同一位的
&&&&&&&&&&&&
&&&&放射性同位素及辐射技术1、奇特的同位素同位素的三个特性放射性同位素使用技术2、工业上的应用检测放射性废物的利用辐射技术的应用改进材料性能3、农业中的应用引发种子的变异棉花育种辐射引变根茎叶的侦察兵用示踪法观察作物生长监测农药无公害揭开光合作用的奥秘食品保鲜请放心食用辐照食品辐照灭菌使害虫断子绝孙4、医学上的应用核医学医学跟踪各种放射分析同位素造影术金-198肝扫描放射治癌伽玛刀放射性消毒5、考古辨伪侦察碳-14考古年代核技术对中国历史学的贡献三星堆－另一支史前文化？耶稣基督“裹尸布”的传说拿破仑死亡之谜古老的照片复活微量元素的定性及定量测定高超的侦破技术6、保护环境安全分析环境污染情况对火灾及毒气报警不灭的长明灯同位素避雷针避雷功能更为强大&&&&&&&&同位素的三个特性在形形色色的原子能图象中，放射性同位素的奇妙特性及广泛用途令人眼花缭乱，最具有戏剧性。前面我们介绍过，1869年，俄国的门捷列夫和德国的迈耶各自独立地发现了元素周期律，排出了元素周期表，那时化学家们知道的元素只有几十种。现在，已经发现的元素已经达到100多种，目前的元素周期表已经比当年门捷列夫列出的元素周期表要详尽多了。在元素周期表中，一个元素占一个位置。后来，科学家又进一步发现，同一位元素的原子并不完全一样，有的原子重些，有的原子轻些；有的原子很稳定，不会变，有的原子有放射性，会变化，衰变后成了另一种元素的原子。我们把这些处于同一位的元素但有不同性质的原子称为同位素。同位素中有的会放出射线，因此称放射性同位素。放射性同位素具有以下三个特性：第一，能放出各种不同的射线。有的放出α射线，有的放出β射线，有的放出γ射线或者同时放出其中的两种射线。还有中子射线。其中，α射线是一束α粒子流，带正电荷，β射线就是电子流，带有负电荷。第二，放出的射线由不同原子核本身决定。例如钴－60原子核每次发生衰变时，都要放射出三个粒子：一个β粒子和两个光子，钴－60最终变成了稳定的镍－60。第三，具有一定的寿命。人们将开始存在的放射性同位素的原子核数目减少到一半时所需的时间，称为半衰期。例如钴－60的半衰期大约是5年。核技术中的同位素和辐射的应用，给许多重要的经济活动和社会生活带来好处。现代核物理学的研究成果，产生了一些观察和测量物理、化学和生物过程的新方法，从而加强了对这些未知过程的了解，这对于人类对自己的认识和生存、发展与进步有重要的意义，与此同时，同位素的分离和鉴别使我们掌握了多方面的技能，带动了电子学、光学和机器制造技术的发展。构成物质的各种元素的同位素都是可以识别的，人们可以根据其质量或放射性对它跟踪，尽管它的化学性质与该元素的其它同位素一样。因此测量这种元素或其化合物的总量并跟踪其运动及反应都是可以做到的。这就给它带来了特别的功能。考虑到可利用的稳定同位素、放射性同位素有数千种（此可参见有关的核素表即同位素表），又有许多其中过程的细节尚待进一步研究的领域，我们仅能比较稳定核素和放射性核素的特点，评述某些特殊技术，介绍一些有趣的和重要的同位素应用。大多数同位素都是稳定同位素，并呈混合物状态出现在元素中。按照同位素质量进行分离的主要方法有电磁法（在大型质谱仪中）和热机械法（气体扩散过程中）。重要的例子是在生物过程中所包含的各种元素的同位素，例如D（氘）和氧-18。稳定同位素的主要优点是在研究用的样品中不存在辐射效应。而可利用的放射性同位素很多，它们具有各种不同的半衰期、辐射类型和能量。放射性同位素使用技术放射性同位素有三个主要来源――加速器中带电粒子的产物，反应堆中中子轰击产物和分离出的裂变产物。使用放射性同位素的主要优点是通过测定它们发射的粒子和鉴定其特有的半衰期和辐射性质，故很容易探测它们的存在。下面我们介绍几种使用放射性同位素的技术，并说明其用途。1.示踪技术示踪方法是引入少量放射性同位素，并随时观察其行踪的方法。例如在肥料中掺入少量的放射性磷-32（半衰期为14.28天，发射1.7兆电子伏的β粒子），可以找到给植物施磷肥的最好方法。用探测或照相胶片测量辐射随时间的变化及其在植物中的位置，就能得到磷的摄入率和累积率的准确资料。同样，给人体注射无害的放射性钠-24（半衰期15.03小时）溶液，可以进行人体血液循环的示踪实验。为了医学诊断的目的，希望引入足够的放射性物质以便提供所需要的数据，但是放射性物质不能达到有害于人体的程度。再如，监视掺合了放射性同位素流体的行踪可以确定许多种物质的流速。各种各样的流体，如人体中的血液，输油管中的石油或排入江河中的污水，在概念上都是相同的。2.中子活化分析活化分析是一种揭示微量杂质的存在及其数量的分析方法。用中子（如反应堆中子）辐照可能含有某种痕量元素的材料样品，产物放射性同位素发射的β射线有特有的能量和&&&&&&&&相对强度，类似于发光气体的光谱线。为了进行比较，要使用标准样品的数据，通过测量和解释γ射线谱，从而得到有关杂质的含量。活化分析法的原理是这样的：将被测物质放入反应堆中，接受中子的照射。许多原子核具有吞吃中子的性质。就是说，它们一旦碰上慢中子，就会把慢中子吸收掉。新生成的产物就是放射性同位素。比如，原来的原子核如果是钠-23，吸收一个中子就会变成新的放射性同位素钠-24；如果是钙-40，它吸收一个中子就变成钙-41；如果是磷-31；它吸收一个中子就变成磷-32；如果是砷-75，它吸收一个中子就变成砷-76，等等。由于原子核吞吃了一个中子，所以，它不可能保持不变，它会放出β射线或γ射线。也就是说，它自身要发生衰变，即所谓的放射性衰变。衰变时放出的射线，能量各不相同，其能量的高低取决于放射性同位素的种类。而且，放射性衰变的速度也各不相同。比如，钠-24，它会放出两支γ射线，能量分别为1.4和2.7兆电子伏特；还放出一支β射线，能量为1.4兆电子伏特，最后变成镁-24。钠-24的半衰期是15.03小时。如果是磷-32；它会放出1.7兆电子伏特β射线，变成磷-32。磷-32的半衰期是14.28天。如果是砷-76，它会放出能量确定的三四种β射线和三四种γ射线，而变成硒，其中主要的β射线能量为2.9兆电子伏特，主要的γ射线能量为0.5电子伏特；砷-76的半衰期是26小时……。不同的放射性同位素具有完全不同的核衰变类型。而各种原子核的衰变类型都已调查清楚，每一种衰变类型代表对应的一种放射性同位素。检测材料的某些物理性质用一般的方法很难搞清楚，但是通过观察辐射和物质的相互作用可以很容易的进行测量。例如，测量放射源放出的粒子透过塑料薄膜或纸张之后的粒子数量就能确定薄膜或纸的厚度。从裂变产物分离出来的同位素锶-90（半衰期28.82年，粒子能量0.546兆电子伏）和铯-137（半衰期30.17年，粒子能量0.512兆电子伏）广泛的用于这样的检测之中。用探测射线通过物质的方法在外部可以测定管道里流动的液体的密度。管道中的液体起辐射“屏蔽”作用，因为衰减与粒子密度有关。没有窥视镜或电接触点也不难测出不透明容器中液体的液位。把一个放射源缚在浮子上，让浮子漂在液面上。探测器在容器外面探测放射源的辐射。通过研究被氢慢化的中子可以估计土壤中的含水量。在中子水分测量仪中，由一个混合的粒子发射体组成的放射源通过（α,n）反应产生中子。中子通量可以为测量含水量提供数据。有几种核技术已用于石油工业中。在油井探测中，“测井”过程包括地质特征的研究。有一种方法是测量天然辐射。当把探测器从天然放射性岩石区移到含石油或其他液体区时，信号减少。也可以用中子水分测量仪测量石油的存在，因为石油中含有氢。把中子源和射线探测器放到油井中，可以对化学成分进行中子活化分析。放射性废物的利用生产核能中产生的的各种同位素，是有害的废物，但也是能给人类提供安全保障的有用之物。例如氪-85（半衰期10.7年）的应用，它是核燃料.后处理过程中的一种丰富的副产品。该同位素可作为机场跑道和煤矿照明用的自发光源中的激活成分。这种光源由一个密封的氪-85气体辐照盒构成，氪-85气体和荧光体接触，荧光体被低能电子激发。发光的颜色决定于所用的荧光体，亮度取决于同位素氪-85的总量。这种光源类似于用氪辐照盒代替了灯泡的汽车前灯。其优点是寿命长，不要有能源，与天气条件无关。使用氪-85“束流断路器”可以防止入侵者，增进安全。当人体经过“束流断路器”时，一束细得像铅笔一样的低能γ射线被遮断，就接通警报器。辐射技术的应用核武器爆炸产生的强辐射对人体是有害的，但是适量的核辐射作为一种物理效应，却有着广泛的应用，可以给人类带来很多奇特的好处。因此，我们现在转向各种辐射源--x射线机、带电粒子加速器、核反应堆和放射性同位素源等的辐射效应对人类有利的一面，贯穿辐射包括电磁辐射、电子或其它带电粒子和中子，它们在工业、医学、农业和空间探测中都有很多应用。下面我们以射线照相法为例：&&&&&&&&最早和最为人们所熟悉的辐射应用是射线医学诊断上x射线是用电子轰击重金属靶产生的高频电磁辐射。众所周知，x射线贯穿人体组织的程度取决于物质密度，所以骨骼与其它密集的物质的影子会出现在照相胶片上。一般的说，射线照相法包括用x射线、γ射线或中子对活组织或物体的内部情况的研究。通过中子吸收，由稳定的钴-59可以产生同位素钴-60。对医学和工业方面的应用，同位素钴-60是x射线管的重要替代物。钴-60发射的γ辐射能量为1.17和l.33兆电子伏，这两种辐射对检查金属中的缺陷特别有作用。用带有钴射线照相设备的扫描装置扫描，可以揭示金属的内部裂缝、焊接缺陷和非金属夹杂物。同位素钴-60源的优点是小型轻便，无需电源。钴的半衰期为5.27年，因此钴源可长期使用而无需更换。另一方面，射线能量是固定的，强度也不会改变，但x射线机上发出的射线能量和强度是可以改变的。如果用射线照相法给薄样品拍照，用铱-192比较方便。它的半衰期是74.2天，光子能量约0.4兆电于伏。有些物质对光子不敏感，但这些物质中富有氢，如塑料和橡胶，这时中子射线照相法就弥补了γ射线照相法的不足。典型的中子源是锑－铍源。在这种源中锑-124的γ射线（半衰期为60.4天）在铍中引起（γ，n）反应。一种有希望的新放射源是锎-252，它是反应堆中经中子连续轰击钚而产生的人造同位素（原子序数98）。虽然锎-252大部分时间（96.908％）通过发射粒子而衰变，但其余时间(3.092％)是自发裂变。这两个过程相应的半衰期分别是2.730年和85.57年。平均每次裂变放出约3.5个中子。因此极少量的同位素锎-252就可以用作丰富的快中子源。改进材料性能1．改进纤维电子或γ射线辐照可以改变聚合物如聚乙烯的各种性质。原来的材料是由很长的平行分子链构成的，辐射使这些链连起来。这种过程叫做交联。辐照过的聚乙烯具有较好的抗热性，是很好的电线绝缘包皮材料。经过辐射可以把适宜的聚合物结合到纤维基底上。用这种方法可以制造各种不吸尘土的织物。2．化学药品合成使用高能γ辐射可以引发某些化学反应。在实验室里可以进行很多这样的反应，但相对来讲多数反应是不经济的。然而有一个例外，这就是溴乙烷的生产。此为挥发性的有机液体，在有机材料的合成中用作中间化合物。Co-60源的γ辐射在溴化氢和乙烯的化合中起催化剂作用。人们发现作为催化剂的γ射线比化学催化剂、紫外线光电子轰击都好。通过这种独特的方法每年生产数量不少的溴乙烷。另外，在商业上，重要的化学制品聚乙烯也是由钴的γ射线轰击乙烯而产生的。3．木材塑化加工经γ辐照生产的新型木质地板市场需求量很大。木材用塑胶浸泡，并通过一束γ射线。这束γ射线改变了塑胶的分子结构，使木材表面光滑并能防火。产品的外观没有什么变化，但材料都变得非常坚硬，在公共场所使用这种木材是合适的。此外，还可用类似的辐照技术制作经久耐用的建筑用材，如花砖。引发种子的变异放射性同位素在农业上的应用是极为广泛的。核农学就是核技术与农学相结合的一门新学科。谈到选育良种，不能不涉及作物的一个基本特性－遗传和变异。俗话说：“种瓜得瓜，种豆得豆。”在自然界里所有的生物，它们的子代都有与其亲本相似的特性，这就叫做遗传性。一个优良品种所以能增产，就是因为它具有可遗传的优良特性。另一方面，一个优良品种也不是一成不变的。它随着环境条件的变化和内在的原因而不断发生变化，这就叫做变异性。遗传性和变异性是对立的统一。如果没有遗传性，则自然界现有的各种生物将不复存在。而如果没有变异性，也就没有生物的进化。当前我们看到的成千上万种农作物品种都是在历史的长河中，由于植物本身的遗传和变异，再经过长期的自然选择和人工选择而形成的。近代因为科学技术的发展，人们已不再等待自然的恩赐，单纯地利用植物本身自然产生的变异，而能够应用现代科学的成就来人工创造新的变异类型，这种方法叫“人工引&&&&&&&&变”。人们已经弄清楚：生物性状的遗传是受一种叫“基因”的遗传物质控制的，它存在于生物细胞内的染色体中。这种传递遗传信息的遗传物质，已经在电子显微镜下可以看到它的分子结构。如果这种物质的原有结构发生改变，就能引起生物性状的变异。应用原子反应堆产生的热中子或加速器产生的快中子，以及放射性同位素放出的射线都可以使生物细胞内遗传物质的结构发生改变，因而引起生物形形色色的性状突变。大体说来，应用人工引变诱发的有利突变可以有千分之一的机率，而自然产生的突变只有百万分之一的机率，人工引变可以提高突变率一千倍。当然这不能像神话故事里的孙悟空一样，拔一根猴毛一吹就变出一个小孙猴子。我们也不能指望用射线一照就变出一个良种来。这是因为到目前为止，人们还不能控制变异的方向。我们必须在各种变异的后代中，进行认真仔细的选择，才能育成符合我们所期望的良种。这种应用射线引变选育良种的方法叫做“辐射育种”。它是继“系统选种”，“杂交育种”之后而兴起的一种新的育种方法。这一新技术随着我国原子核科学技术的发展已在全国广泛开展起来，并已取得显著效果。棉花育种“鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的。起初，为了育成适合生态条件并且高产优质的棉花良种，他们于1961年用杂交育种的方法，选配一些组合。但是经过多年的分离选择，并没有获得符合理想的后代。其中有一个杂交组合，母本是中棉所2号，父本是“1195”（选育的一个品系），这就是“鲁棉一号”的“始祖”。它虽然结合性较好，但到了第九代仍然性状不稳定，而且株型高大松散。这时，他们决定应用辐射育种新技术，希望将它的性状引向好的方面发展，并且稳定下来。1971年，他们将中棉所2号与1195杂交第九代种子用钴-60辐照40000伦琴（辐照量的单位），根据辐射育种的规律，照射第一代因受射线损伤的作用，生长很不好，有的还出现畸形。但这些都不能遗传给后代。一般从第二代开始，突变的性状才能逐渐显现出来。他们把第一代中生长正常的棉株混收留种，第二年把这些种子单独播种在一块地里，并在收获时进行单株选择。入选的单株单收单脱粒，成为一个株系。第三年将这些株系，按系播种，每系种一行，这叫株行圃。在生长期间，直至收获之时，都对每一个株系进行比较，然后选出一批株系。其中以第99号株系表现最为突出，不仅株形紧凑，生长稳健，而且结合性强，吐絮集中，同时性状也不再分离。收获时将这些入选的株系，全都收在一起，并分别脱粒留种，准备进入鉴定试验。这好像小学生参加了升学考试，成绩优秀的可以升入中学。经过几年试验，1975年育成，1976年定名为“鲁棉一号”。开始全省区域试验时，他们采用育苗移栽，点播分墩等方法高倍繁殖种子，并进行多点试验示范，将该品种迅速传播到全省棉区。河南、河北等省区也进行了引种。辐射引变从以上“鲁棉一号”选育的过程来看，可以明显看出，核辐射的应用在其中起了关键性的作用。第一，“鲁棉一号”从开始选育到定名，整整经历了15年的时间。但前九年应用杂交育种的方法，始终未能选出性状优良的稳定株系。到1971年开始用射线处理，结果在第三代就出现了理想的稳定株系--99系。由此证明辐射引变可以加速性状的稳定，并使性状向好的方向发展。第二，“鲁棉一号”所具有的株型紧凑，叶片向光性强，以及结合性强，吐絮集中等优良特性，这是它能获得高产的基础。但这些优良特性是原来品种祖先的母本所没有的，是通过辐射引变产生的。在其它作物的辐射育种中也经常可以诱导出株型优良产量增加的后代。如育成的“鲁原单4号”玉米杂交种便具有植株较矮，株型优良，适应性广等特点。第三，“鲁棉一号”的早熟性和其它抗逆性能是它能够适应我国华北棉区的生态条件，并保持稳产的根本原因。这些特性也是通过辐射处理才诱发出来的。过去用其它育种方法也能选育出早熟品种，但往往成熟期提早了，而其它性状不理想，结果在生产上不能实际推广。应用辐射育种方法育成的“鲁棉一号”则较好地解决了这个问题。这在其它作&&&&&&&&物上也有例证。如浙江省农科院原子能农业应用研究所育成的水稻良种“原丰早”比原品种“科字六号”早熟45天，而其它丰产性状仍保持原来的特点。我国应用放射性同位素技术，已培育出许多粮食、蔬菜、果树、花卉等植物新品种，占世界各国辐射育成品种总数的1／3，辐射育成的水稻、棉花、大豆、小麦、玉米等作物新品种在中国推广种植面积达千万公顷。除“鲁棉一号”外，“原丰早”水稻，“铁丰18号”大豆，都获大面积增产。此外，中国科研人员还利用辐射技术刺激柞蚕和家蚕，使蚕茧产量提高20％，并提高了蚕丝的质量。根茎叶的侦察兵农民是很重视给农作物施肥的，但是，给作物施肥以后，作物是否吸收了这些肥料呢？如果肥料被吸收了，那么，它们到达了作物身体的哪一部分，发挥什么作用呢？对这个问题，过去，人们只能从作物的生长情况，作个大概的分析估计。当然，也有人想，要是能在肥料里派几个侦察兵，让它们和肥料一同进入作物的身体内部，再把它们在作物身体内部的情况不断报告出来，那就再好不过了。自从发现放射性同位素以后，农学家们就找到肥料中的侦察兵了--派放射性同位素去做这项工作。氮、磷、钾被称为植物营养的三大要素，但是，它们进入植物身体以后；究竟参加了什么工作呢？比如说，人们想知道磷肥进入植物身体后的情况，就在植物的肥料里加进一点放射性同位素磷-32，让它们和普通的磷-31混在一起，它们就成了肥料在植物体内的示踪剂。因为，这对植物来说，并不能区别出这两种磷有什么不同。在施过肥料以后，植物对这两种磷一样看待，将它们加以吸收并转化成营养物。带有放射性标志的磷与肥料中的普通磷混杂在一起，被植物的根部吸收，通过茎再被送到叶片和果实部分。这些放射性同位素磷-32，就是送入植物体内的肥料侦察兵，它们就这样稳稳当当地打入植物内部，同时，不断地发出放射性的信号，它们就是肥料的示踪剂。科学家在给植物施过加有磷-32的肥料之后，隔两天、五天、九天或若干天，摘取植物的叶片或者茎、根部分，与照相底片贴紧并放置一段时间，……由于这些部分含有放射性同位素磷-32，放出的射线会使照相底片感光、显影，从而可以了解这些放射性同位素，钻进植物内部以后的行迹。也就是说，肥料成分被吸收的情况，移动的速度，在植物体内的分布等等，这一切都可以清清楚楚地显示在照相底片上。像这样，把示踪剂和射线照相技术结合起来，就形成了所谓的自射线照相术（又叫做放射自显影）。当然，要了解放射性的分布情况，不限于使用自射线照相术，也可以采用灵敏度非常高的各种射线探测器进行跟踪测量。此外，用作示踪剂的放射性同位素也可以是多种多样的。除了磷-32以外，还有钾、镁、铜、钼、氟、溴等等，人们可以需要加以适当选选。用示踪法观察作物生长这样，利用示踪的方法就可以跟踪、观察植物或农作物的生长发育等各种动态。例如，植物的营养和代谢作用之间究竟有着什么关系？植物生长，最需要的是什么？植物是怎么样吸收自身所必需的物质的？植物通过根或叶吸收些什么？水或其它化合物是如何转变成糖类或蛋白质的？等等。比如，有人研究过：给植物施肥时，应该施在什么部位？就是说，肥料施在种子的上面好呢还是施在种子的下面好？或者是施在种子的侧面，效果又怎么样呢？这三种情况下，肥料离种子相距多远时效果最好？按照传统的方法，为了弄清这些问题需要分别进行培育试验，再比较其结果。很显然，这种方法要花费很多劳力和时间，实验周期确实太长了。但是，如果在肥料里加进一些放射性同位素，就好比在肥料里派进了许多侦察兵，然后再用射线探测器对这些侦察兵进行跟踪观察，一次就能弄清很多问题。例如，在任意一个时刻，哪个位置的肥料被植物吸收了？它是怎么样被植物吸收的？被吸收的养分又是以什么样的速度移动的？怎么样移动的？等等。弄清这些问题之后；就可以改进施肥的方法。有的营养成分也可以通过叶子直接被植物吸收。这种现象也是通过利用放射性同位素进行研究才弄清楚的。此外，还搞清了一些其它问题。例如，某些植物的根对于特定的元&&&&&&&&素并没有选择吸收的能力，特别是铯、铷等元素，它们的性质与植物大量需要的钾元素非常相似，可是，植物的根对它们没有选择吸收的能力。由于使用了放射性同位素示踪剂技术，得以在研究中不断取得新的成果。通过这些研究还改进了施肥的方法以及土壤管理的技术，为农作物的稳定高产开创了新的方法。监测农药无公害示踪剂技术对于开发无公害农药也是最有力的武器。如果没有示踪剂技术，要进行这方面的研究是不可能的。从60年代开始，由于化学物质造成的环境污染已经相当严重。例如，滴滴涕和六氯苯等一些农药的残留问题，曾经引起人们的极大关注。农药滴滴涕，难溶于水，即使在生物体内也很难分解，容易积聚在生物体的脂肪组织内。要是在自然界里撒布了这样的农药，微生物就会摄取它，而这些微生物又会被更大的动物所食取……这样，农药的含量逐渐浓缩，最后进到人类的食物。这种食物连锁，形成了不断浓缩的作用。拿滴滴涕来说，经过10年、20年的时间，最后到达人体的滴滴涕浓度，据说可以浓缩到60万倍以上。像这样的长时间内进行的浓缩现象，用普通的方法是不可能观察出来的。由于这个原因，过去曾经发生过这样的情况，当有人受到污染的危害而引起人们注意的时候，已经有好几千吨的滴滴涕散布出去了。正是在这样的背景下，有人研究出一种使用放射性同位素示踪剂预测污染的方法。这个方法大体上是这样的：在热带鱼水槽中，用石英砂垫底建造一个水池，种上高梁，并在这池子里饲养生物……这样就组成了一个小规模的自然环境模型。待高梁生长起来以后，将带有放射性标记的农药喷撒在高梁叶子上，并投放一些毛虫之类的害虫，让它们食取喷有农药的高梁。另一方面，在水中投放并饲养水蚤、水螺（呈螺旋形的一种贝壳）、藻类等生物。投放在这里的害虫吃了高梁以后拉出的粪便撒落在水中，又被水蚤、水螺、藻类摄取。隔一段时间后，再投放孑孓（蚊子的幼虫），再隔一段时间后再投放一些像青锵鱼这样的小鱼。这样一来，在一个小小的生态体系中，就可以研究农药所发生的一些变化及其运动的规律。整个实验有一个多月时间就可以结束。实验的最后阶段，要对各种生物体进行分析，并对在生物体内已经分解的部分和没有分解仍然以原来的农药形式残留的部分，分别进行放射性测定。农药的用途是要消灭害虫。但是，用作农药的化学物质最好能在生物体中分解，转化成无害的物质，使其不再进行连锁式的浓缩。人类要探索、研制这样的农药。但是，生态中的这种复杂反应体系的变化是非常细致的，要了解并掌握这种变化，目前采用示踪剂技术才能做到。现在，想要确定某种新的化学物质是否能用作农药的时候，必须使用对应的放射性标记化合物进行研究，这已经成为农药学界的常识。揭开光合作用的奥秘淀粉、蛋白质、脂肪等是人类生存所必需的食粮，而植物正是制造这些食粮的天然工厂。大家都知道：所谓光合作用，就是依靠太阳提供给地球的能量，通过植物的叶绿素使空气中的二氧化碳气体和植物根部吸收的水分、无机盐等进行合成，从而为人类提供了巨大的粮食资源。它是在低温条件下进行的，这在试管里是无论如何不能做到的。这个自然之谜，真是自然界中不可思议的问题之一！而放射性标记化合物放射性同位素示踪剂技术的利用，对于揭开这个自然之谜起着极为重要的作用。在光合作用的过程中，最初形成的基本化合物的最小单位是一由三个碳原子组成的，叫做C3植物。后来，又发现了基本单位是四个碳的植物，叫做C4植物，以区别于C3植物。应该说，C3、C4植物是光合作用的最基本的产物。有关这些基本产物的知识，是在利用二氧化碳-14（14CO2）作为示踪剂之后才被人们所了解的。二氧化碳-14中的碳-14是碳的一个放射性同位素。此外，有些植物具有非常巧妙的机能--在夜间，不断地吸收二氧化碳，到了白昼，就在叶子中进行光合作用。这一现象也是利用二氧化碳-14进行研究后才发现的。利用示踪剂二氧化碳-14还可以研究有关植物呼吸的详细情况。例如，由于昼夜之间的差别，植物的呼吸情况有什么不同？呼吸对光合作用有什么影响？不同植物之间，呼吸有什么差异等等。&&&&&&&&此外，由光合作用产生的淀粉、蛋白质、脂肪等各种物质，在植物体内是怎么样运动、转移的？又是怎么样积累并贮存到各种不同的“仓库”里去的？这些“仓库”包括果实（像稻米、小麦）、茎（像土豆）、根块（像甘薯）等。所有这些自然界的巧妙安排和行为，也都是在利用示踪剂--二氧化碳-14进行研究之后才得以解释清楚。目前，除了碳-14以外，还可配合使用其它的放射性同位素，如磷-32、氢-3等作示踪剂，从而使一些研究工作能够做得更加细致周密。还有一些工作，如除草剂的研究、家畜或鸡饲料中养分的传送方式的研究以及各种昆虫的生态方面的研究等等，都离不开使用示踪剂的方法。正是因为有了示踪剂技术，才为各种精密的研究开辟了新的道路，促进了各方面研究工作的开展。食品保鲜辐照处理食品是一项发展极快的食品保藏新技术。就是利用放射性同位素或低能加速器放出的射线对食品进行辐射处理，达到长期保藏食品的目的。放射线有一些特殊的本领。它具有较高的能量，穿透物质的能力强。一定剂量的照射，能杀死寄生在食品表面及内部的微生物和害虫。适当剂量的照射，能抑制农畜产品的生命活动。这就从根本上消除了食品霉烂变质的根源。比如，大家爱吃的鲜鱼。由于它本身带有的及大气中降落在鱼身上的微生物，当鱼的生命一停止，这些微生物就开始在湿润而且富有营养的鱼身上大量繁殖，鱼便开始腐烂变质。土豆、谷物、水果及鸡蛋等农畜产品，在储藏时，生命并未终止，它们继续呼吸和生长，有的还发芽抽芯。这些生命活动大量消耗了食品的营养成份，陈粮不如新粮好吃就是这个道理。传统的晒干、烟薰、糖渍、盐腌、腊制及现代的冷冻、化学防霉、防腐、气调等保藏食品的方法，都是为了消除使食品霉烂变质的根本因素。而辐照处理可以在不改变食品本身的温度、湿度、外形、色香味的前题下，在很短的时间内消除使食品霉烂变质的根本原因。同时，不添加化学药剂，食品不受污染；利用的是原子能，节电节热节水，减少环境污染；方法简单易行，省时又省力，近年来得到迅速的发展。新屠宰的鲜猪肉，根据需要，分割成块，装入塑料口袋内抽空密封。用钴-60辐照杀菌灭虫，猪肉上原有的细菌和寄生虫全被杀死。密闭的塑料袋又使空气中的细菌不能再对鲜肉污染，所以存放了近一个月，肉一点也不坏。吃的时候，只要把肉从塑料口袋中取出，就可煎炒烹炸了。但开封后，一定要尽快吃空，不然又会再次污染而变质。据估算，辐射保藏猪肉比用冷冻法还经济。辐照食品可以食用。请放心食用辐照食品目前，全世界已有许多台电子束装置的大型钴源（最大的放射强度为400万居里）用于辐照加工，每年加工产值超过20亿美元，近几年加工产值以20％的速率在递增。美国原子能委员会已研制出活动钴源照射器，可在产地直接照射加工。俄罗斯也已利用1兆电子伏的加速器辐照谷物，每小时可照射150吨，害虫杀死率达100％。我国早在50年代末就开始了辐射保藏研究，70年代后期在四川等地已开始小规模中试，1984年批准了马铃薯、洋葱、大蒜等七种食品辐射保藏的试行卫生标准。后来又有多种辐照食品通过技术鉴定。四川等地辐照过的小麦存放三年仍然完好，而未经照射的虫蛀严重。用塑料袋封装的新鲜猪肉辐照后，在盛夏季节可存放在常温中两个月不变质。河南等地辐射保藏马铃薯、洋葱、大蒜等，常温下可保藏8个多月。新疆利用辐射保藏哈密瓜，可贮藏五个月，好果率达85～88％，比未辐射的提高32～55％，其色、香、味基本保持原样。北京等地利用辐射保藏的红香蕉苹果，贮存8个月后好果率在85～95％，未辐射的只有40％。辐射处理对苹果的糖分、有机酸、维生素C含量均无影响。人们最关心的是辐射保藏的农副产品是否有放射性，是否会产生有毒物质，照射过的食品营养价值是否受影响。对这些问题，世界各国的科学家进行了40多年的广泛深入的研究，经过长期的动物试验和人体试验的证明，在一定剂量照射下的农副产品及其加工品不产生放射性，不产生有毒物质，对营养价值没有影响。吃了辐照食品的动物，它们的生长、发育和遗传完全正常，没有产生任何癌肿、畸形突变等现象。1980年底，联合国粮农组织、世界卫生组织和国际原子能机构等国际组织宣布：在100万拉德以内的剂量，照射任何食品都不会引起危害，可以免于检验。我国上海医科大学放射医学研究所和中国科学院上海原子核研究所从1984年开始采用30多种辐照食品（大米、香肠、红枣、蔬菜等）&&&&&&&&进行人体试验，供70人食用3个月，选用了临床、血象、尿常规、肝肾功能、内分泌等多种指标，结果表明对人体没有任何不良影响。再次证明辐照食品可以供人食用，安全可靠。辐照灭菌前苏联早在1958年就第一个批准了土豆、谷物等食品，经辐照处理后可在市场上出售，收获后的土豆，不需任何包装，经辐照处理后，放在地窖中藏至夏天，仍像刚收获时一样新鲜。目前有许多国家批准几十种食品可用辐照保藏技术。如鱼及鱼制品，小麦及其制品，还有大米、鸡肉、热带水果、火腿和豆类等等。事实上，95％的食品，辐照保藏所需剂量远低于100万拉德。过去由于保藏技术问题，百万吨计的食物在腐烂变质，变成垃圾，污染环境。仅猪肉一项，我国每年损失就达28亿元。若解决好保藏问题，就能为我们增加20％以上的食品，这是多么了不起啊！收获后的马铃薯或洋葱，经过一定的休眠期，就会一齐发芽。这是日常生活中常见的现象。如果在其休眠期间，利用钴-60的伽玛射线进行照射，就可以破坏其发芽组织，保证在半年以上不发芽，而食品的味道和成分决不会因此发生任何变化。另外，辐射的杀伤力可加以利用。污水通常是采用“活性污泥法”进行处理的。由此产生的沉积物、淤渣泥浆也是十分讨厌的，需要进一步处理。日本用的处理办法是把污泥放到焚烧炉中焚烧。而德国则采用钴-60的伽玛射线进行处理，为此，在慕尼黑附近建造了一个专用的试验场。该试验场目前一直在工作，每天处理的污泥浆可达100立方米左右。这就是利用辐射杀伤力的一个实例。污泥浆本身含有很多磷、氮等优质肥料。但是另一方面，人们也担心在污泥中隐藏了各种各样的细菌。因此，先要用钴-60的伽玛射线进行辐照灭菌，然后才能用作肥料。在日本，正在研究采用艳-137进行照射的方法，以代替价格比较昂贵的钴-60。铯-137夹杂在核电站运行时产生的放射性废物中，处理起来是很麻烦的。如果能将铯-137分离出来，用以处理污泥浆可谓是一件一箭双雕，甚至是一箭三雕的大好事。所以，这项研究受到很大的关注。使害虫断子绝孙有一种以松树为食的虫子，非常猖獗，对松树的危害性极大。在山上，被这种食松虫咬死的一棵棵枯萎的松树特别引人注目。据说，1973年日本发生过一次特别严重的虫灾。在一年的时间里，被这种害虫咬死的松树很多很多，所造成的经济损失相当于30万人口的城市居民全部破产。但是，如果从空中撒布大量农药，会破坏自然生态体系。所以，这一建议遭到强烈反对，一直未能付诸实施。因此；目前正在研究采用辐照的办法，从根本上消灭这种食松虫。尽管如此，这种办法并不是说要利用射线把这些食松虫烧死。在美国的南部和西南部，有一种可怕的蝇叫螺旋蝇。它们专门在家畜的伤口上产卵，而后在伤口上孵化出来的幼蝇能造成家畜的死亡。这种螺旋蝇造成的损失每年达数百万美元。为了消灭这种螺旋蝇，有人在一个岛屿上建立了大规模的繁殖设备，培育大量的螺旋蝇幼虫。在它们还是虫蛹的时期，给予大剂量的照射。这样的照射剂量差不多是人体致死剂量的10倍，但是对昆虫来说，并不会致死。不过，这样大的照射剂量足以使这些螺旋蝇幼虫失去生育能力。然后，把5000万只绝育的螺旋蝇放到附近各个岛屿上。在南方的温暖阳光下，这些螺旋蝇到处进行交配。但是，由于这些螺旋蝇已做过绝育手术，交配后的螺旋蝇再也不会产卵繁殖了。这样，经过大约一年半的时间，就可以使这种蝇灭绝。这种消灭害虫的作战方法叫做“辐射绝育法”，也叫“雄性不育法”。日本也曾在久米岛对这种螺旋蝇运用过这一战术。从1975年2月开始，每周放出400万只绝育的螺旋蝇。结果，该岛上的这种蝇全部被消灭了。在冲绳县农业试验场，还在进一步研究大量饲养螺旋蝇的新技术，准备每周饲养螺旋蝇（绝育的）1亿只，以消灭全县的螺旋蝇。在非洲，还有一种萃萃蝇，它们携带着一种能使人得昏睡病的微生物。由于这种蝇的蔓延，造成非洲数百万英亩的土地无人耕种，荒无人烟。人们现正打算采用这种“辐射绝育法”来使非洲的萃萃蝇断子绝孙。&&&&&&&&核医学当代国际医学科学界将原子能、电脑、光纤技术等最新科技应用于医疗事业，建立了生物医学工程，并由此产生了一门崭新的现代化医学新学科--核医学。首先是显像技术，尽管近年来出现了超声、电子显像技术，但是核素（又称同位素）显像仪仍有其独特优点，对一些重要疾病的诊断有着重要的作用，例如放射计算机体层照相机，它能综合核素追踪和电子显像的优点，不仅对各种内脏器管及其病变进行立体显像，而且可以观察各种功能和代谢的动态变化。其次是体外放射分析技术的革新，该种革新虽然开始不久，但它已从基础理论研究转向综合临床研究，对乳腺癌、糖尿病的诊断和治疗，都有重要指导作用。后来，核医学的应用又得到了进一步发展，将显像与功能代谢结合起来，如：将γ射线成像技术、电脑图像分析与血液动力学、心肌代谢、放射性追踪等结合起来，已形成了完整的心脏核医学，可对心脏的泵功能，心肌血流灌注、血液通路、心肌代谢、心室壁运动等进行全面观察。它已成为现代对心脏病研究及诊断中不可缺少的一个重要步骤。此外，利用放射性核素放出射线的能量来产生电能的“核电池”，为心脏起搏器提供动力。至今，世界上已有许多人使用了核电池心脏起搏器。临床心脏病学的诊断手段不断增多，除传统的听诊器、心电图和X射线胸片外，现代心脏病学还离不开心导管及X射线心血管造影。但是创伤性心导管检查给病人带来一定的痛苦，并有一定的危险性，不宜重复检查，亦不适合于重症患者。近年来，非创伤性检查技术，如超声心动图及放射性同位素检查法，获得快速发展。后者十余年来已逐步形成了临床核医学的一个分支--核心脏学。由于放射性药物的发展，仪器的改进以及计算机的配合应用，核心脏学临床应用逐渐扩大。它包括应用首次通过法或平衡法了解心脏解剖与功能的变化；应用放射性同位素病灶“热区”或“冷区”显像，诊断心肌梗塞；以及应用放射性同位素体外竞争分析法诊断急性心肌梗塞等。核技术在心脏病治疗中的应用：这就是同位素热电发生器还可应用于人造心脏。医学跟踪与对农作物的内部需要派侦察兵进去了解情况的要求相同，甚至更为重要，人们当然也想到了运用示踪剂技术--也就是派一些放射性同位素到人体里去当侦察兵，通过它们进入人体后不断放出的射线，人们就可以知道人体内部的一些情况，原子放射性在这方面的应用，我们把它叫做医学示踪剂技术。医学示踪剂技术的基本原理是这样的：示踪剂原子隐藏着“射线发报机”，与表面完全相同的稳定原子混在一起，打进需要了解的对象内部。它能与其它伙伴--稳定原子一样地行动；同时，又能通过射线的信号把它们的行动即表现详细地发送出来。外面只要准备好一个射线探测器进行跟踪，不需要动一个手指头，就能真实地了解到内部的秘密。示踪剂技术在医疗方面用得很多。例如，有一种用途是与检查血液循环系统有关的。可能大家有过体验，舐一舐手指伤口上的血，会有咸味的感觉。这是因为血液中含有1％的盐分（即氯化钠）人这里，我们应该注意的就是这个氯化钠。在做示踪实验时，需要加进带有放射性标志的钠-24，以代替普通氯化钠中的钠-23，（像这样，带上了放射性标志的物质叫做放射性标记化合物）。将事先制备好的放射性同位素侦察兵--氯化钠-24的溶液，注射到手臂或脚部的静脉中。于是，它随着血液一起在体内流动。同时，它会不断地放出射线。这时你可以把测量探头很小的放射性计数器放在人体的各个不同部位，等待着氯化钠-24的到来。这种情况犹如等待一名接力赛跑的运动员一样。当计数器的指针摆动起来时，表明运动员已经到达此地。这样，你就可以测出：体内的血液循环到达各个部位所需要的时间。于是，可以查明血液循环系统是否有狭窄或障碍的情况。为了能够进行测定，当然需要把放射性溶液注射到体内。但是，做一次实验所需要的注射量是极其微小的，决不会对人体造成任何伤害。放射性探测器的灵敏度非常高，只要很少的注射量就完全够用了。各种放射分析铁，这个元素在红血球中起着重要的作用。为了测定红血球生成的比例、红血球的寿命、血球量等数据，过去常常利用放射性同位素铁-59。&&&&&&&&但是，铬酸钠（Na2CrO4）分子很容易和红血球结合。往血液里渗入铬酸钠分子要比掺入放射性的铁原子更为简单、方便。因此，在这方面的工作现在都采用带放射性的铬51，而不再使用铁-59了。从人体采集的血样，要加入抗凝剂以防止凝固，接着，加入放射性的铬酸钠。于是，铬酸钠的分子便结合到一个一个的红血球上。这个实验正是利用铬-51很容易和红血球结合的性质。这样一来，红血球本身就变成了标记物质，也就是变成了带有放射性铬-51的化合物。对于贫血症患者，可以注射标记了铬-51的红血球，用以测定患者体内红血球的寿命。然后，与健康人进行比较，从而可以诊断出：是红血球本身有异常呢？还是血液中含有破坏红血球的物质？此外，为了检查
从心脏输出的血液量，需要使用铬-51标记的红血球。查清血液的流量就可以判断：患者是心脏本身有毛病呢？还是血液循环系统有故障？胃肠内出血及其出血量的检查，也要使用铬-51标记的红血球，此外，这种铬-51标记的红血球还可用于妇产科检查胎盘位置是否异常。在医疗中使用比较多的示踪剂元素，除了铬-51以外还有碘-131。碘-131可以用来做各种各样的医疗检查。例如，确定血液量、或者测定心脏的血液输出量、血浆含水量、肝脏的功能、肥大症的新陈代谢、甲状腺癌的转移、脑肿瘤以及测定甲状腺的大小、形状和功能等等。放射性示踪剂在医学方面的应用越来越广，进展十分迅速，几乎每天都有新的研究成果报导。与此同时，核医学仪器也在迅速发展。投入体内的放射性同位素及其标记化合物所发出的射线，可以利用探测器进行测量；并通过计算机处理绘出图象，甚至能得到人体器官的断层照片，立即显示出肿瘤或出血点的位置。这足以说明，医学诊断技术已经迈出了革命性的一步。同位素造影术人体的重要器官--肝脏是人体进行物质代谢的重要器官。人类三大营养物质：糖、脂肪、蛋白质的处理和加工，体内有毒物质的解毒和排泄等都必须通过肝脏来完成。因此肝是人体一个极其重要的脏器。如肝有了毛病，医学上检查它的方法很多，像肝功能试验、血清碱性磷酸酶、超声波检查和B型超声诊断等。在人类进如原子时代的今天，原子核技术的飞速发展和它在医学上的广泛应用，又给诊断肝脏疾病提供了一个有力的手段，如放射性同位素金-l98肝吸收检查肝病变的肝扫描和甲胎蛋白放射免疫定量测定。肝扫描目前巳成为临床诊断肝脏疾病不可缺少的工具之一。假如患者发现右上腹有肿块，并短时间内逐渐增大，肝区隐隐作痛，不见缓解，体重明显下降，精神萎靡。临床医师检查后，无疑的就会叫去作同位素肝扫描或甲胎蛋白放射免疫测定，进一步明确诊断。或者凡是怀疑有肝癌的患者，医生也常常会劝他作个肝扫描。为什么肝扫描能深得广大医生的信赖呢？因为同位素用来诊断肝脏疾病的技术，国外自50年代起就用于临床，我国于1963年开始。经过半个世纪来的临床实践和国内外核医学仪器的迅速发展，肝扫描对诊断肝内占位性病变（指肝的良性或恶性肿瘤如肝癌，转移性肝癌，肝脏肿，肝囊肿等）的价值最大，得到国内外普遍、肯定的评价。据不完全统计，国内37家医院2369例肝癌的肝扫描阳性符合率可达到86.1～95.17％，平均为89.36％。国外报导其阳性符合率为77～84％。肝脏扫描图，清晰地显示出放射性同位素药物的不同分布，它为医生诊断提供了可靠的依据。这项诊断技术叫做放射性同位素（或叫放射性核素）造影术。它利用放射性同位素、闪烁照相机和电子计算机从体外对心、脑、肝胆等脏器进行显象或动态录象，从而为医生定量地动态地观察病人脏器的形态和功能提供了方便，有利于早期诊断，也可以免除对病人进行有痛苦的危险的检查。金-198肝扫描作为一种新的诊断技术，同位素金-198可用来作为扫描肝脏健康与否的标记。放射性同位素金-l98为什么能被肝吸收？肝扫描为什么能探索肝内占位性病变？金-l98是核反应堆轰击稳定性元素而产生的一种人工放射性同位素。金-198所放出的伽玛射线是不带电的，穿透力强，可穿过人体，甚至很厚的金属。那么金-l98是怎样被&&&&&&&&肝脏摄取的呢？如果切一小块肝组织，经过处理放在高倍显微镜下观察，我们便可知道肝的结构，肝实际上是由许多肝细胞和肝窦即肝细胞之间的腔隙）组成。肝窦内充满血液和许多星状细胞（又称柯否氏细胞），这种细胞如同勇敢的警卫战士一样，日夜守卫在肝窦内。凡是进入肝内的细菌、各种颗粒、异物及衰老的红细胞都逃脱不了该细胞的捕捉和吞噬，并从血液中清除。金-l98由于是液体颗粒状的悬浮液，经静脉注射后，很快到达肝脏，最后90％以上均被星状细胞所摄取，浓集在肝内，因为金-l98不断地释放出能透过人体的伽玛射线，便能显示自己在肝的踪迹和分布情况。伽玛射线我们眼睛虽然看不见，但通过扫描仪[或γ照相机]可以代替人的肉眼，探测和追踪到这种射线。通过各种显像的方法能把金-198在肝内的分布情况如实的反映出来。如金-198被肝吸收充满肝的各个角落，则扫描仪就能把整个肝的外形、位置、大小和同位素在肝内的分布全部打印出来。正常的肝脏，肝扫描的图形呈三角形，肝内放射性分布是均匀（即打印密度均匀）无缺损的。如果肝内某处有病变（肿瘤、浮肿等），病变处的肝细胞和星状细胞就被破坏，病变组织就丧失了摄取金-198的能力。反映在扫描图上，病变处就会出现放射性稀疏、缺损区。这就是同位素扫描的基本原理。扫描所用的放射性药物除了金-l98以外，还有铟-113胶体、碍-99m胶体等。肝扫描的种类也繁多，如肝血池扫描，肝阳性扫描，肝胆系列扫描等。总之肝扫描对诊断有较大的价值，尤其在决定肿瘤的位置方面，特别有用。凡是怀疑肝内有占位性病变如癌肿、囊肿、脓肿、血管瘤和转移性癌肿等；凡是需要区别上腹部肿块是肝内还是肝外；凡是肝癌患者治疗后需进行疗效观察的均可作肝扫描。扫描检查病变是一种比较简单，无创伤，无痛苦，阳性符合率又较高的方法之一，所以深受欢迎。如果用扫描再结合超声波检，甲胎蛋白放射免疫测定，还可以进一步提高诊断的准确性。放射治癌研究核放射性的早期，科学家们对于这种物理现象还缺乏认识，因此在使用放射性物质时不很在意。有一个人从居里夫人那里要了一点镭盐，装在衣服口袋里，带回家以后，发现紧贴镭盐处的皮肤被灼伤了一大块。居里夫人本人由于长期接触放射性，她的手疾严重，难以握物，晚年多病，最后死于白血病。放射性对人体细胞的损伤作用，才为科学家所逐步认识。美国参与第一颗原子弹研制实验的科学家斯洛廷，在后来的第二次水下核试验的实验中，因受强辐射伤害而去世；我国的核弹元勋邓稼先，由于忘我劳动、日夜连续工作，也因受超剂量的辐射，而过早离开人世。因此，放射性对健康人体是有害的。但人们又想，这种效应是否也可加以利用呢？以毒攻毒。放射性同位素的杀伤力的应用，大家比较熟悉的就是在治疗方面，其中之一是对癌症的放射治疗。许多人可能已经听说过，患了癌症的病人要接受钴-60的放射治疗。也就是说，利用放射性杀伤细胞的性能去杀伤癌细胞。癌症，过去一直被看作不治之症，但是，现在情况有了改变，人们能够进行早期诊断，辅之以早期治疗，因而大大增加了癌症能够被治愈的希望。根据医学辞典的解释，治疗癌症最有效的手段之一就是放射治疗。对于内脏器官上的癌，以手术切除为主，照射为辅。但是有一些癌症表面上看来范围很小，却有可能潜藏着已经发生转移的癌细胞；一旦有癌细胞残留下来，即使是很少的一点，也有可能引起癌症的复发。所以，手术的面积要大些，手术后再用射线进行照射，以杀死残余的癌细胞，根除癌症。随着射线疗法的不断发展，有很多癌症病例采用射线疗法要比手术治疗效果更好。而且，有些癌症如用手术治疗已经为时过晚，对于这些患者，可以寄希望于射线疗法。要是在过去，不能进行手术就意味着绝望；显然，今天的情况与过去大不一样了。近年来，利用加速器治病获得很大发展。因为加速器产生的射线具有相当高的能量，有一定的穿透能力。如X射线、γ射线、电子束、质子束、中子束、介子束等，都能穿过人体皮肤和组织，到达肿瘤。大体上说，中子辐照时对癌细胞的杀伤力最强。伽玛刀为什么射线疗法能够用于治疗癌症呢？那是因为，细胞分裂越是活跃的组织，它对射线的耐受能力就越弱。因此，像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的细胞组织，在射线进行照射时，对它的杀伤力就显得特别大。那正是射线疗法的目标，是人们所希望&&&&&&&&的。当然，对于正常的细胞，如果采用大剂量射线进行辐照，也会受到损伤。但是，只要对准癌细胞的巢穴，用适度的射线剂量进行适当的照射，可以做到只杀死癌细胞，而对其周围的正常组织不会造成伤害或少受伤害。于是，对放射治疗装置来说，归结起来就是要解决这样一个问题：怎么样能够最有效地消灭盘踞病灶部位的癌细胞，而不使周围的正常细胞受到伤害。为此，事先要估计出癌病灶扩散或转移的部分，根据部位的大小和病情，计算出需要照射的范围大小，并对准这些病灶部位给予均匀的放射性照射。与此同时，要设法尽可能地减少病灶范围以外的照射剂量。因此，对付癌症，先要把癌症的性质、位置、蔓延扩散的情况等等了解清楚。然后，根据这些情况采取三种攻击的方法。第一种是外照射治疗法。有称“X刀”或“γ刀”，就是说，距离患部20厘米至一米远的地方，用X射线或γ射线从外部对准患者的病灶部位进行照射。第二种是小辐射源治疗法。就是说，把钴-60或铯-137加工成针状辐射源，插入病灶部位进行照射。第三种是内用疗法。就是说，让癌病灶部位吸收带放射性的药品，从病灶内部进行治疗。放射性消毒利用放射性同位素发出的射线彻底灭菌，是射线杀伤力的一种最直接的利用。这也是大家最容易想到的一种射线应用。尤其是人们经常利用射线对医疗器械进行灭菌消毒。这是另一种典型的以毒攻毒的方法。早期对手术时缝合伤口用的缝线、肠壁缝合线进行消毒。这些缝合线是胶质物，用牛、羊的骨胶或皮胶制成，手术后缝在体内慢慢被消化吸收，不需要拆线。这些原料的来源和本身的性能使得这些缝线容易沾染细菌，再说，它们本身就是蛋白质，不能利用加热的办法来消毒。因此，这种缝线常常会引起感染事故。所以，对耐热性差而又必须灭菌消毒的这类物品，利用射线进行消毒是非常合适的。后来，随着石油化学的发展，塑料制的一次性（用过一次就扔的）医疗器具逐渐增多。因为它具有如下一些优点：可以防止在医院内部引起交叉感染、使用方便、节省人力等。对这些医疗器械的消毒，过去一直采用气体消毒法。可用高温蒸汽，或者利用环氧乙烷气体来进行，但对塑料制品来说，这种消毒法也是不能用的了。现在，采用射线灭菌法进行消毒的物品迅速增加。据说，目前约有近30％的包装型医疗用具是利用射线进行灭菌消毒的。平时，人们经常能看到用一次就扔掉的注射器。只要把包装用的聚乙烯塑料袋剪开，取出注射器即可扎入胳膊进行注射。像这样，把注射器装进塑料袋后，连同包装一起直接进行消毒，只有辐射灭菌消毒法才具备这种方便的特点。除了注射器和手术用的缝合线可以利用射线进行灭菌消毒以外，还有一些物品，例如插入支气管用的探针导管、手术用的橡皮手套、取血用的采血板、放入子宫的避孕环、人工肾脏透视器等等，也都采用射线消毒技术。此外，无菌实验动物的饲料也可以采用射线进行灭菌消毒。各个国家应用射线消毒的情况也是多种多样的。例如在印度，盘尼西林，四环素等医药品的消毒是采用射线灭菌法。而俄罗斯，甚至认为塑料制的医疗用品、疫苗、血清等等，只有利用射线灭菌消毒法才是唯一可靠、适用的消毒方法。消毒设施的基本原理很简单：里面装有强度很大的钴-60放射源，其周围装有传送带装置；靠着传送带的不断移动，需要消毒的物品缓慢通过钴-60源的旁边，就可以达到灭菌的目的。碳-14考古年代在日本千叶县检见川草原上劳动的女学生，在挖泥煤的地方，挖掘出一些朽烂的、形状如同独木船的残骸。这是不是史前时代的遗物呢？直到战败后的1951年，以研究古代莲子闻名的大贺一郎博士到独木船出土的现场进行了考察，并在附近发现了朽烂的莲子。于是，便产生了这样的联想：独木船--水田--荷花。大贺一郎博士把烂莲子带回去亲手精心培育，于翌年即1952年成功地使这种莲子发了芽、开了花，并命名为“大贺荷莲”，在世界上曾一度传为佳话。据说，这种荷莲后来&&&&&&&&逐年繁茂起来。现在千叶铁路站附近千叶公园的荷田里，每到开花季节便开出一片美丽的荷花，四处飘香。颇能令人感发思古之情！人们不禁要问：这种莲子究竟是什么时代的？于是把独木船的残骸送到美国某研究所，测定了残骸中碳-l4的放射性，因为当时的日本尚未开展应用放射性同位素测定年代的技术。根据测定的结果得知：这些荷莲大约是两千年前弥生时代的遗物。那么，为什么只要测定残骸中的放射性就能知道木船的年代呢？道理是这样的：宇宙空间一直在不断地向我们的地球发射各种各样的射线，这种射线叫做宇宙射线。其中有一种射线叫做中子射线。这些中子和大气中的氮原子核发生碰撞，打出质子。同时产生出一种新的核素--碳-l4，它是碳原子的放射性同位素。结果，在地球的大气中，碳-l4的含量不断地增加。但是，正如前面所说，放射性同位素是有一定寿命的，它会不断地发生放射性衰变。碳-l4的半衰期是5568年。就是说，每隔5568年，碳-l4的含量注定要减少一半。这样，碳-l4不断地产生，同时又不断地死亡，结果使大气中的放射性碳-l4浓度达到一定的平衡值。大家都知道，地球上的植物都要摄取以二氧化碳形式存在的碳元素，才得以不断地同化、生长、繁殖下去。而地球上的动物又是靠着食取植物而生存的。因此，毫无疑问，地球上生长着的动植物体内所含的碳元素中，放射性碳-l4的浓度必然也是达到一定的平衡值。通过测定知道地球上的生物活体中所含的碳-l4浓度为16ppm，是一个固定值（这就是说，每一吨普通碳元素中含有的碳-14为16克）。然而，当动植物体死亡以后，体内碳-l4的浓度就要发生变化。还拿上面的例子来说，当树木砍倒并做成独木船的时候，它与外界的交换完全隔绝。不再摄取二氧化碳气体，也就不会再增加新的碳-14。相反，从这时起，独木船中原先含有的碳-14的浓度却要按照5568年的半衰期一半、一半地不断减少下去。就是说，“历史时钟”的定时器这时已经拨好了。因此，对于出土的远古时代的独木船，也只要测定出碳-14减少的数值，就能断定这只独木船是多少年以前制造的。这样，通过测定碳-l4的浓度就可以进行多种多样的测定工作。比如，远古时代的木材、人体遗骨年代的测定，动植物化石或煤炭的年代测定等等。此外，古代发生的巨大地质变化，例如火山爆发、大地震或山洪爆发等自然现象究竟是什么时代发生的？只需要找到当时被埋没的树木等遗骸，通过类似的测定，就可以获得准确的结论。由于碳-l4的半衰期是5568年，所以，上述方法适合于测定五百年以前到三万年以内的这一段时间。例如我国对楼兰女尸、罗布泊纸的年代鉴定等就是采用的碳-l4钟。可见，碳-l4钟对于测定人类历史的年代，是再好不过的时钟。核技术对中国历史学的贡献20世纪末期至21世纪初，中国科学家利用核技术获得了一系列重大的考古发现。例如采用γ射线CT断层扫描技术，从中国河南省西峡县出土的一枚恐龙蛋化石中发现了恐龙胚胎。用固体径迹探测器测定北京猿人的年代和陨石的年代。最引人注目的是用碳-14所作的定量考证。例如从甘肃东灰山遗址出土的几百粒炭化粮食，测定结果为年。对于阐明我国黄河流域主要农作物起源具有重要意义。对距今约5000年前安徽尉迟寺的原始社会聚落不同土层的确切年代，也是通过碳-14钟测定的。2002年中央电视台还从现场报道，采用碳-14测定广东出土河床下12000年前的古树，树龄300年。由年轮知道，当时的温度比现在低；从其中的海洋生物残留又可见，现今的海岸线比当时后退了19里。反映了沧海桑田的变迁及气温的周期变化。对于中国历史学，碳-14更是作出了不可磨灭的贡献。在刚刚完成的夏商周断代工程中，将中国历史有确切的年代记载向前推进了千年以上。三星堆－另一支史前文化？尤其激动人心的是，碳-14将没有历史记载的消失了的古蜀文化勾沉于世，正等待人们去揭示那神秘的历史之谜。在中国四川省广汉市的马牧古河道南岸，一马平川的田畴上，奇特地突兀着三星堆。1986年，三星堆发现了两座祭祀坑，出土了上千件珍贵的青铜器、玉石器、金器、海贝、象牙，据碳-14测定，时间远在三千年前。这个发现如石破天惊，震惊全国，轰动了世&&&&&&&&界。三星堆比“世界第八大奇迹”秦始皇兵马俑早一千年，在中国，在东方，乃至世界都非同凡响。三星堆遗迹被称为20世纪最重要的考古发现之一。以三星堆为代表的古蜀文化，是不同于中原文化及黄河文明的另一支史前文化体系。中华民族的来源究竟是一源还是多源？21世纪的历史科学将大有文章可做。真可谓：“沉睡数千载，一醒天下惊。”耶稣基督“裹尸布”的传说与佛教、伊斯兰教合称为世界三大宗教的基督教，信奉耶稣基督为救世主，相信上帝（天主）创造并主宰世界，尊玛利亚为圣母。据记载耶稣基督降生、言论、被处死、复活升夭的《新约全书》和《马太福音》描述，耶稣是上帝的独生子，为拯救人一类，由童贞女玛利亚（俗称圣母玛利亚）“圣灵感孕”生于犹太伯利恒。30岁左右开始在犹太各地传教，宣称天国将至，唯信他者才“赦罪”，才能使灵魂“得救”。因耶稣反对犹太教某些教规而受到当权者仇视。后耶稣被门徒犹大以30块银币出卖，被当权者以谋叛罪拘捕，送至罗马驻犹太总督彼拉多处，公元初被钉死在十字架上。耶稣被信徒们从十字架上取下来的时候是用白布包裹的，三天后信徒们发现人去布留，死而复生，40天后升天，只留下了这块耶稣基督的“裹尸布”。至于这块“裹尸布”的下落，只有《伪福音书》中略有一些记载，说它珍藏在耶路撒冷。目前在意大利都灵大教堂里珍藏一块长4.36米、宽1.1米带有血污的白色麻布，从这块麻布上依稀可以分辨出一个身高1.83米的男子图像，这个身躯瘦长留着胡子的男子双手交叉放在腹部，手和脚的部位还有血迹斑痕，勾画出一幅真实而动人的耶稣基督受难时的形象。据说这块白色麻布就是当时珍藏在耶路撒冷。又几经周折辗转到意大利都灵大教堂里珍藏的耶稣基督的“裹尸布”，400年来一直珍藏在用防弹玻璃保护着的银制小箱里，受到信徒们顶礼膜拜。耶稣基督的“裹尸布”是基督教最受崇敬的圣物，十分珍贵。因为它与“耶稣复活”相联系，耶稣复活意味着“战胜死亡”，从此“死”对于信仰耶稣的人已无“权势”，也不再可怕。信奉者死后，灵魂得到基督的拯救升入“天堂”，获得“永恒”的生命。所以教会每隔50年才向信徒和公众展示一次。1978年是最近的一次展示，当时有来自世界各地300多万善男信女排队等待瞻仰或朝圣这块“裹尸布”。然而也有相当多的人对这块“裹尸布”的真实性持怀疑态度，认为这种说法是杜撰的。是真是假长期争论不休一直持续了几个世纪，已成为无法解释的悬案。随着时间的推移，人们对这块“裹尸布”真实性的兴趣越来越高，并引起自然科学家、考古学家和宗教界人士的极大重视。1978年最后一次展示后，宗教界才勉强同意对“裹尸布”的真伪进行鉴定，但当时苦于没有较有效的研究方法，科学家只能利用X射线透视和电子显微镜等技术对其进行观察和研究，没能得出有说服力的结果。科学工作者与宗教界人土经过长达10年的接触和协商，最后经梵蒂冈教皇的批准，1986年终于达成协议对“裹尸布”用改进了的碳-14年代分析，以辨其真伪。取样是在极其秘密的情况下进行的，并由国际上三个著名的碳-14实验室分别进行测定。每个实验室都得到4个样品，但其中只有1个样品是从“裹尸布”上剪裁下来的，其余3个样品为不同时代的对照样品，分别装在只有编号的金属盒中，只有都灵大教堂的大主教和英国大不列颠博物馆的考古权威知道这4个样品的真实出处。现在将由科学家们来决定耶稣基督“裹尸布”的命运了。结果表明,几个实验室的测量结果相当一致，证明这块“裹尸布”的年代在公元年之间的可能性为95％，而不会早于公元1200年的可能性为100％（传说耶稣蒙难时间大约为公元初）。这个测量结果被送往梵蒂冈教皇的办公室，教皇下令将真相公布于众。日红衣主教在都灵大教堂举行记者招待会，宣布存放在都灵大教堂的所谓的“裹尸布”为中古时期的赝品。该结论虽然在宗教界产生了一些风波，但科学上的真实性是不容置疑的。教会宣传他们相信科学的鉴定，但重申图像的价值比其可能会有的历史价值更高，什么东西都不能动摇信仰。记者招待会后，人们成群结队来到都灵大教堂，那块“裹尸布”仍然静静地躺在防弹玻璃后面的银制小箱中。对大多数人来说，这是一件有趣的奇闻。该结论结束了长达几个世纪的真伪之争，解决了这一历史悬案。高新技术在考古学中的应用，可将考古学的研究推向严格的定量分析，用以解释历史“神秘”事件和悬案。&&&&&&&&拿破仑死亡之谜放射性同位素在测定技术上应用的另一项是与分析技术有关的活化分析。我国的一本古典小说《水浒》，在引言中有如下一段话：“评议前王并后帝，分真伪占据中州，七雄扰扰乱春秋。兴亡如脆柳，身世类虚舟。”历史发展的大趋势虽有一定规律，但具体历史事件的兴衰，人世的更迭，常是变化多端。有些重大的历史事件，众说纷坛，至今议论不一。例如，世界上有个悬案。拿破仑是法国19世纪初叱咤风云、名声显赫的一个皇帝，1812年对俄战争失败，1814年被放逐。1815年，拿破仑逃离爱尔巴岛回到了巴黎，率军在滑铁卢跟威林顿指挥的联合军作战。在这一战役中，拿破仑被打败，再次被捕，并被流放到圣赫勒拿岛。最后于1821年死在该岛。这是一段历史往事。但当时有人说，他是病死的，而有人则说，拿破仑是被毒害致死的。事过140年之后，到了1961年，有人发表了一篇报告，曾轰动一时，该报告说，为了研究拿破仑的死因，将存放在博物馆的拿破仑遗发一根放入反应堆中照射，然后进行了测定。结果表明：有人在他的饮食中投放了毒物--砷，致使拿破仑因此中毒而死亡。毛发经过反应堆的中子照射以后，只要从中测定出它放出的是哪些放射性粒子，就可以知道毛发中潜藏着什么样的放线性原子核，从而推断出元素的种类。以砷为例，如果能测出标志砷-76衰变类型的放射性粒子，而且测出每分钟内放出的粒子数目，人们就可以立即查明该毛发中存在的砷元素的含量。关于拿破仑是不是被毒害而死的疑点，就是通过这种活化分析测定才获得了明确的结果。到了1994年，美国联邦查局曾怀疑这种说法，但因为是科学鉴定，人们仍然确信专家的结论。古老的照片复活19世纪初英国发明家塔尔博塔摄了几幅照片，由于当时的照相技术原始，又年代久远，130年后，已经破损不堪，模糊不清。后来，有人将此照片拿到反应堆的中子流中照射。中子使保存在潜像中的银活化了，稳定的银-l07和银-l09，通过核转变成为放射性同位素银-l08和银-l10。当照片从反应堆中取出时，立刻把它同现在的新照相底片接触。被活化的银，发出β和γ辐射，照射在新照相底片上，实际上就把塔尔博塔照片中的潜像转移到了新底片上。这样，古老的照片在放射自显影技术的作用下，获得了新生。也就是说，通过照片本身的辐射作用，把它们自己展现出来了。许多原来以为无法挽救的古老照片，在相当大的程度上，就此复活了。微量元素的定性及定量测定具有某个能量的放射性粒子数，能够利用放射性计数器很容易地测定出来。如果把放射性粒子的计数按其能量的大小来划分，并绘制成图，这样，有关放射性粒子的计数与能量之间的关系，也即粒子的分布情况，就可以一目了然。现在，再回过头来看一看拿破仑的头发问题。在拿破仑死后的140年内，他的头发里一直潜藏着极其微量的有害元素--砷。这种头发经过反应堆照射之后，砷元素便吞吃中子而变成带有放射性标志的砷-76，于是它能自发地放出放射性粒子，并能立即被探测器捕获。放出的放射性粒子是什么类型的，能量是多少，以什么样的速度进行衰变等等，都可以测量出来。所有的放射性同位素的性质、行为等等都已作过调查，并绘制出标准谱图。所以，对头发测定以后，只要对照着标准谱图查一查，就能立刻准确无误地推断出头发里含有砷。这样，“犯人”的身份一下子就查明了。用上述办法可以断定杀害拿破仑的“凶手”是不是元素砷，这就是所谓的定性测定。如果想要知道有多少砷进入了头发（也就是所谓的定量测定），就必须制备标准样品，以便进行比较。所谓标准样品，就是采用合适的已知量元素，这种巳知元素必须与被调查的“犯人”处于同一家族。比如，毛发中含有砷元素，就用种做标准；如果含有磷元素，就用砷做标准。在这里，标准样品好比是诱饵，通过它来寻找被调查元素的确定含量。把标准样品与潜藏着有毒元素的试样一起放进照射用的小容器内，然后放到反应堆的照射孔道内接受照射。这样多标准样品和试样所处的照射条件完全相同。照射以后，只要把两者放出的相同类型的射线强度作一比较，就可以知道拿破仑头发中含有多少有毒元素--砷。这就是活化分析中定量测定的大致情况。高超的侦破技术&&&&&&&&活化分析的特点就是测定的灵敏度特别高，远远优于其它的分析方法。在一般的分析方法中，灵敏度最好的要数分光光度分析和质量分析法。可是，与活化分析法相比，它们就显得大为逊色了。因为活化分析法的灵敏度比它们还要高出100倍以上。尽管活化分析法对于不同的元素具有不同的灵敏度，但是，一般说来，欲分析的物料重量大致在一千亿分之一克到一兆分之一克的范围。由上可知，即使是肉眼看不见的像尘埃那么大小的物料，只要放到反应堆里照射一下，就能定量地测定出其中所包含的许多种微量元素。例如，铝、锰、钠、铬、铁、锌等等。这种测定方法还可用于别的研究。例如，调查直升飞机喷洒农药的分散效果。农药散布到稻田以后，从各个不同部位采集稻秧，放到反应堆中照射，经过活化分析，便可测出微量农药的放射性。从而可以知道每颗稻秧上粘附的农药量。根据这些测定数据可以绘制出农药散布量的分布图。活化分析技术应用于侦破化学，也是很有成效的。通常，刚打过手枪的罪犯，在衣服袖口和前胸等部位总是附着一些硝烟痕迹。从嫌疑犯的衣服上剪下一小片，放到反应堆中接受照射，进行活化分析。于是，硝烟中的各种微量元素，比如锑、钡等等便可以清清楚楚地显示出来。然后，把这些数据与被害者身上测到的数据进行对照，就能弄清两者是否相同。从而可以拿出罪犯料想不到的铁证。此外，对于罪犯留在作案现场的毛发，也常常要通过活化分析来进行调查研究。比如，某小汽车后面的行李箱内所发现的头发是不是被害者的，便可通过活化分析来判断。在这里不必再举拿破仑遗发的例子，因为原理一样，把收集到的毛发放到反应堆中照射，进行活化分析，测出其中的微量元素，根据这些测定数据就能判断甲、乙或者其他某人是否与案件有关。在侦破化学中，活化分析还可用来搜查兴奋剂和麻醉毒品。通过对兴奋剂进行活化分析，测定出表示各种合成方法特征的微量药品，然后根据这些微量药品的混入情况就能鉴别兴奋剂的制造方法。再如，从世界各地来的大麻或鸦片之类的毒品中，含有铈（Ce）、镧（La）、钕（Nd）等等不同的微量稀土元素，通过活化分析测出这些元素的含量，就能了解这些毒品的产地。从而可以查清毒品是否相同，与贩私组织有什么联系等等的问题。此外，如能配备中子发生器，放到深海底部，就可用于探查海底物质；也可以用来测定古代货币或青铜镜等古代文物与考古学史料等等。据说，为了辨明一幅关于猫的画是否是日本名画家藤田嗣治的名作，就是利用了活化分析的方法。将画放到反应堆接受照射，很快就揭下了假面具。因为分析结果显示出较多的银含量，证明这是一幅巧妙的伪造作品，是通过照片复制而成的。分析环境污染情况为了调查由工厂排出的煤烟或废水引起的公害，也常常离不开使用活化分析。例如，对大气中的微量尘埃取样，进行活化分析，就能获得很多有关大气的情报。如尘埃中含有哪些元素？每种元素的含量是多少。也可以查清城市废物焚烧炉、各种锅炉、钢铁厂的冶炼电炉等不同污染源与环境污染的关系等等。另一个与环境污染有关的问题，就是煤烟或废水是如何扩散的？要想得到这一问题的答案，也需要利用活化分析进行研究。例如，从工厂烟囱排放雾状的硫酸钴，或者把溴化铵的溶液混入排水中，然后从各个取样点采集尘埃或水样，放到反应堆中接受照射，便能获得放射性的钴-60和溴-82，它们能够放出γ射线和β射线；再将它们与标准进行对照，以作定量测定。这样就能了解煤烟和废水在各处的分布状态。对火灾及毒气报警小小火焰，由于没有及早发现，引起一场大火，结果烧毁房屋财产，造成人身伤亡。许多年来，人们一直在探求火灾报警的方法，以求灾祸在萌芽时就被发现。人们利用火焰燃烧时的各种特性，巳经发明了多种火灾报警装置。例如，利用火焰中含有太阳光中没有的某种紫外光波长制成的感光报警仪器，有着很好的灵敏性，但造价昂贵，不适宜于普遍采用。利用火焰燃烧能使环境温度升高制成的感温报警器也是可取的，但只有当温升速率或温度足够高时，感温元件才能发信号。火焰萌芽初期首先产生1微米以下的可见烟粒，接着产生10微米左右的可见烟粒。利用可见烟&&&&&&&&粒能遮光的特性，可以制成光电感烟报警器。如何探测不可见的烟粒，以达到更早期报警的目的呢？这就要借助于放射性同位素了。放射性同位素的原子核在无外界作用下能自发地发生衰变，变成另一种原子核，同时放出α射线、β射线或γ射线等。前两种射线都带电，并且具有较高的能量，所以当他们从放射性同位素的原子核内射出，通过空气时，能将空气电离成正负离子而逐渐消耗自身的能。由于烟雾进入电离空间时，吸附了某些离子，使离子迁移速度明显变慢。据此，就可以做成离子感烟探头。离子感烟探头与控制电器装置相配合，构成了火灾自动报警仪器。由于灵敏可靠，造价不高，目前国内外已大批生产各种型号的离子感烟报警仪，广泛地用于宾馆、仓库、图书馆、通讯中心、电视台、轮船甚至家庭，成为火灾报警最普遍采用的仪器。尤其是随着高层建筑的发展，对消防设计提出了更高的要求。目前离子感烟探头及用其他原理制成的各种火灾探测器已能与计算机系统相联，不仅能自动报警，而且能自动灭火，自动切断空调系统及控制电梯降落等等。既然离子感烟探测器感测对象是颗粒极微小的烟雾，那么，不仅可以用它来作火灾报警，而且可以报警各种可能产生烟雾的灾祸，例如可以做成某些毒气的探测报警装置等。离子感烟报警的应用范围正在逐步扩大。不灭的长明灯核技术的放射性同位素，为人们提供了一种新的光源，产生了现代的长明灯－原子灯。提起原子灯，可能有人会感到神秘。其实没有什么奥妙，因为，在日常生活中，人们都见过夜光表。那为什么夜光表或荧光体在黑暗处能够看得见呢？这需要从发光粉的发光原理说起。有许多叫做发光粉的物质，例如硫化锌、硫化钙、硅酸锌和多种磷酸等，它们都有一种特性，当其接受光能和其它形式的能量时，本身就会被激发，处于能量的不稳状态中。它随时都要从这种不稳定的激发态回到稳定的基态，这时就将多余的能量以光波的形式释放出来。这种光跟萤火虫一闪一闪的黄绿光很相象，我们称之为荧光。不过，这类发光粉在失去光源照射之后，荧光就会逐渐暗淡下去。如果将某些放射性物质与发光粉混合在一起，则发光粉就会长久发光不熄，我们就把它叫做“永久发光粉”。像全天候飞机、战舰仪表的指针、刻度和字码上，都涂有这种发光粉。原子灯的原理与“永久发光粉”发光的原理差不多，都是让放射性同位素发射出来的射线打在发光粉上，把射线的动能转换成可见光。原子灯主要由灯泡和灯具两部分组成。灯泡是发光部分，和普通的电灯泡差不多；灯具是固定和保护灯泡用的，并起到防止射线穿透出来的作用。原子灯的制造过程大致如下：先把一种含铈元素的玻璃按需要的大小和形状吹成玻璃泡，在玻璃泡的内壁均匀涂上一层液体硅酸钠，吹入硫化锌（铜）发光粉，涂有硅酸钠的地方就把发光粉粘住了，多余的发光粉用压缩空气吹出来，用脱脂棉将透光窗上附着的少量粉末擦干净。涂好发光粉的玻璃泡，抽成真空，充入一定压力的气体放射性同位素，烧熔封结，然后用环氧树脂将其封口部与金属灯尾套粘牢，就做成了原子灯泡。将原子灯泡装到灯具上就可使用了。可以做原子灯的放射性同位素有氢-3、氪-85等。国产的原子灯是用氪-85作为幅射激发剂，用硫化锌铜（发绿光）或硫化镉（发红光）作发光体。为什么要选用氪-85呢？这是因为氪是一种惰性气体元素，在一般条件下它不与其他物质发生化学反应。氪-85的毒性较小，而且是处理核工业废气收回得到的一种副产品，价格比较便宜，基本上是个β射线放射体，伴生的γ射线只有千分之四，略加防护就不会对人造成危害。氪-85放置10.7年后只“死掉”一半，用它制造的原子灯，使用寿命很长。原子灯的优点很多，它不消耗任何燃料，也不需要电源就能自动发光，可使用一、二十年。这种灯的安全性特别好，一直发出柔和的荧光。绝对不会因打火花而引起火灾和爆炸事故。这种灯也不需要维修，不管在任何恶劣的自然环境中都能正常工作。它是弹药、易燃易爆品仓库和炮兵夜间训练、作战和指挥的理想照明工具。原子灯的亮度主要由充入的放射性气体的多少和所涂发光粉的厚度及面积来决定。供炮兵使用的小型原子灯，灯泡只有大拇指那么大小，里面装的氪-85还不到一居里。在黑&&&&&&&&暗处，可在这种灯下看报纸，也完全满足炮具的照明之用，但在十几米之外，则又不容易发现它，符合隐蔽的要求。如果在弹药库房的墙壁上，每隔一定距离装上一盏原子灯，一旦走进库房就象走进神话里的宝库一样，沉浸在柔和的绿光之中，可以毫不费力地辨认出各种弹药。假如将原子灯装饰在塑像的头上，虔诚的佛教信徒在晚上见到它，还会以为菩萨真的下了凡，头上发着灵光呢！原子灯还有许多用途，例如它可以作地下矿井、坑道的照明和安全指示，可作高速公路的交通标志，在海军和航海上也可用于夜间照明。同位素避雷针雷电是怎样产生的，避雷针又是怎样避雷的呢？大气由于宇宙射线或其它电离现象的作用，会产生正负离子。正负离子能自由运动，这就使空气能导电。当大气各处电位不同时，负离子向正电区运动，正离子向负电区运动，进行正负电荷中和，达到电的平衡。但是，在云层里，情况就不太一样。云是由许多微小的水滴组成的，离子吸附在水滴上，成为球电荷。由于水滴的质量大，行动笨拙；即使是直径只有几个微米的水滴，也是气体离子的一个沉重包袱。所以云里的电荷移动缓慢，不易达到电平衡。在大气电场影响下，正负电荷在云的上下层分别积累。常常是正电荷聚集在云的上层，负电荷聚集在云的下层。当带电的云离地面较近时，云和地形成一个巨大的电容器。云和地各是电容器的一个极，云和地之间的大气就是电介质。雷雨时，两极之间的电压差别很大，能达每米几万伏。当电场强度超过空气的介电强度时，就会把空气击穿，进行放电。放电时，带电粒子撞击空气分子，使空气分子电离。在云和地之间形成一条由电子、离子组成的电的通路。云中的电荷就沿着这条通路入地，这就是我们看到的发自云中而窜入地下的闪电。由于瞬时电流可达几万甚至几十万安培，闪电周围空气的温度达几万度，由于气体的受热，附近气压突然升高到几十以至几百个大气压，巨大的气压向四周爆发时，发出吓人的响声，像爆炸一样，这就是雷鸣。被闪电击中的地方，瞬时能量极大，会使所触及的树木房舍炸裂起火，就像命中一枚炸弹一般。捷径人人爱走，电也是这样，要走电阻最小的通路。避雷针就是竖立在建筑物最高处的一根与地相通的金属杆。杆的上端是尖的，尖端容易放电，形成电阻小的通路。云中的电荷可经避雷针入地，建筑物即可免受雷击。这种避雷方法是富兰克林发明的，所以叫富兰克林避雷针。这种避雷针的保护范围有似一把没有撑足的伞，它的保护半径只有避雷针安装高度的1-1.5倍。因此，当建筑物很大时，就要在上面装许多支避雷针。特别是平顶的大建筑群，避雷针排列成行，宛如针林一般。如何提高避雷针的效能，早在1914年，匈牙利物理学家爱尔?齐拉特已发现利用放射性物质能使空气电离的原理可以增强避雷效能。近年来随着同位素技术应用日益普及，许多先进国家，研制出了放射性同位素避雷针。在欧州雷电最频繁的意大利和西班牙半岛上，许多易受雷电影响的建筑，如无线电发射台、变电站、燃料油或天然气贮存库、军工厂、核工厂都装置了这种新型的避雷针。对一些有保存价值的古代遗迹，如雅典的卫城、西班牙的参坦达纪念碑，也采用了这种新型的避雷针。我国广州的石油化工厂、南京的栖霞山化工厂、四川的维尼伦厂等也采用了放射性同位素避雷针。北京的长城饭店也已采用。放射性同位素避雷针的避雷原理与富兰克林避雷针的原理是一样的。所不同的是前者依靠放射性同位素发射的射线使避雷针附近的空气大量地电离，主动地打开一条与云中电荷相通的电的通路；而富兰克林避雷针的尖端只能产生少量的离子。避雷功能更为强大放射性同位素避雷针所产生的电离电流要比富兰克林避雷针高10000倍以上，再加上加速装置的作用还可以提高很多。它能及早放电，使保护区内无闪电产生。还可降低保护区外的电位。保护范围也大得多。&&&&&&&&用作避雷针上的放射源大多是镅-241放射源，它放射α射线，有很强的电离能力，一个α粒子在空气中前进一厘米的路程能产生4万对离子。一毫居里的镅-241每分钟所放出的α粒子每前进一厘米能产生90万亿对离子。这么多离子在空气中移动，足以造成一条电的通路，把云层中的电荷引下来。镅-241的α粒子在空气中的平均射程不过4厘米。镅-241的半衰期（放射性强度降低一半所需要的时间）达433年，一次装上后，使用一、二百年是没有问题的。放射性同位素避雷针的类型很多，结构大体相同。是由下列各部分组成的：一根尖顶的金属杆；一个与杆绝缘的金属锥体，锥体上装有放射源；锥体四周下垂三根飘带状的大气电势接触天线；一个与杆连接的金属环。环与锥体组成激励器。中央的金属杆是接地的，它处于零电位。大气电势接触天线处于大气之中，它与周围大气同电位。因它与激励器锥体相连，所以锥体上的电位就是围周大气的电位。金属环与芯杆相连，所以也是零电位。一般情况下，云层底下的大气带负电，因此，激励器锥体上也带负电。在锥体附近的空气被射线电离，产生大量的正负离子。负离子受到电位比它高的金属环的吸引，就像电子管里的加速栅极的作用一样，加速向上运动。一小部分负离子被金属环吸收，大部分离子越过金属环冲向大气，与大气分子碰撞，又产生新的离子。新的离子又撞击附近气体，又产生新的离子。如此不断反复，像滚雪球一样，产生愈来愈多的离子。电离产生的正离子，在大气电场的作用下，加速进入大气，同样像滚雪球那样引起连续的电离作用。在云和避雷针之间形成一条由离子组成的导电的离子柱。云中电荷可顺此捷径入地。放射性同位素避雷针由于及早造成电的通路，在空气中电场强度较低的情况下，就开始引雷入地，不像富兰克林避雷针要等电场相当强时才能起作用。它的保护范围比同样高度的富兰克林避雷针大几倍到几十倍。所使用的放射性物质是严格密封起来的，其发射的射线作用距离很短，对建筑物下面的人没有丝毫危害，是绝对安全的。核技术向社会生活多层次全方位的渗透，有着极为丰富的内涵及外延。可以毫不夸张地说，现代核技术与电子技术及材料技术一样，随着现代建设的飞速发展，核技术将成为人类生活不可分割的一部分。&&&&&&&&分享给好友::
All Rights Reserved 图宝贝
本站声明：本站所转载之内容，无任何商业意图，如本网站转载稿件涉及版权、著作权等问题，请您来函与本站管理员取得联系,友情链接请加QQ,要求PR 或者 BR >=2（联系方式：QQ ）