高中物理人教版选修3-5-193-194探测射线的方法-放射性的应用与防护课件.ppt

1、19.319.3探测射线的方法探测射线的方法 带电带电性性氦核流氦核流穿透穿透能力能力构成构成速度速度实质实质名称名称正正强强弱弱C/10电离电离能力能力负负弱弱强强接近接近C电子流电子流中中最弱最弱极强极强光子光子C光子流光子流He42e01复习回顾复习回顾:射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象(用来探测射线和运动的粒子）用来探测射线和运动的粒子）：1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡过热液体会产生气泡2、使照相底片感光、使照相底片感光3、使荧光

2、物质产生荧光、使荧光物质产生荧光一、威尔逊云室：一、威尔逊云室：1 1、构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，、构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气上盖是透明的，内有干净空气2 2、原理：实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽、原理：实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。达到过饱和状态。利用射线的电离本领利用射线的电离本领（1 1）a a射线射线在云室中的径迹在云室中的径迹：直而粗（清晰）直而粗（清晰）原因：原因：a a粒子质量大，不易改变方向，电离本粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多领大，沿涂产生的粒子多（2 2）射线射线在云室中的径迹

3、：在云室中的径迹：低速：短、粗、弯低速：短、粗、弯 高速：细，直高速：细，直原因：原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少（3 3）射线射线在云室看不到径迹在云室看不到径迹 原因：原因：粒子电离本领很小粒子电离本领很小3.3.分析：（分析：（1 1）根据径迹长短粗细，可知道粒子的性质）根据径迹长短粗细，可知道粒子的性质 （2 2）把云室放在磁场中，从带电粒子的弯曲方向可以知道粒子电性）把云室放在磁场中，从带电粒子的弯曲方向可以知道粒子电性二、气泡室二、气泡室1 1、构造：气泡室是由一密闭容器组成，容器、构

4、造：气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体中盛有工作液体 2、原理、原理液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如在一定的时间间隔内（例如50ms）处于）处于过热状过热状态态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞从而以这些离子为核心形成胚胎气原子发生碰撞从而以这些离子为核心形成胚胎气泡泡，沿粒子所经路径便留下痕迹。如果这时对其沿粒子所经路径便留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的

5、气泡拍摄下来，从进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。3、气泡室的、气泡室的优点优点：它的空间和时间分辨率高；工作循环周期它的空间和时间分辨率高；工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。不足不足之处：扫描和测量时间略长；体积有之处：扫描和测量时间略长；体积有限，而且甚

6、为昂贵。限，而且甚为昂贵。4、分析分析：由照片分析粒子的动量、能量及带电情况。由照片分析粒子的动量、能量及带电情况。三、盖革三、盖革-米勒计数器米勒计数器1、原理：一种利用了射线的电离本领能自动、原理：一种利用了射线的电离本领能自动把放射微粒计数出来的仪器。把放射微粒计数出来的仪器。2、优点优点：计数灵敏计数灵敏 缺点缺点：只能用来计数，不能区分射线种类。只能用来计数，不能区分射线种类。若同时又大量粒子，或两个粒子射来时间间若同时又大量粒子，或两个粒子射来时间间隔小于隔小于200s，也不能区分。，也不能区分。19.4 19.4 放射性的应用与防护放射性的应用与防护 一、核反应一、核反应1 1、

7、原子核人工转变、原子核人工转变用用粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。光子后发现的第三个基本粒子。HOHeN11178421472 2、核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程、核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程3 3、核反应中两个守恒：、核反应中两个守恒：质量数和电荷数都守恒质量数和电荷数都守恒19341934年，约里奥年，约

8、里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷。更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发子相反，为一个单位的正电荷。更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应铝核被粒子击中后发生了下面的反应二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素反应

9、生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下：衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下：用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素 274301132150AlHePn3030015141PSie与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优势：与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优势：1 1、

10、放射强度容易控制、放射强度容易控制2 2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状3 3、半衰期更短、半衰期更短4 4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理天然放射性同位素只有天然放射性同位素只有4040多种，而人造放射性同位素已达多种，而人造放射性同位素已达10001000多种，每种元多种，每种元素都有了自己的放射性同位素素都有了自己的放射性同位素（1 1）利用它的射线）利用它的射线三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用A.A.由于由于射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线检查金属内部有没有砂眼或裂射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫纹，所用的设备叫射线

11、探伤仪射线探伤仪B.B.利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制C.利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电静电D.D.利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等病等工业探伤：工业探伤：射线探伤仪射线探伤仪利用钴利用钴6060的的射线治疗癌症（放疗）射线治疗癌症

12、（放疗）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）棉花育种棉花育种食品保鲜食品保鲜粮食保存粮食保存（2 2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射

13、性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决就很容易解决人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘放射性同位素碘131131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病检查输油管道的漏油位置检查输油管道的漏油位置 原子弹爆

14、炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做病人做“放疗放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。也会对人体造成巨大的危害。四、辐射与安全四、辐射与安全过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用 20 20世纪人们在毫无防世纪人们

15、在毫无防备的情况下研究放射性备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置检测辐射装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系统辐射检测系统辐射源的存放辐射源的存放铀铀放射性的防护放射性的防护（1 1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄止放射线的外泄（2 2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防

16、范意识，尽可能远离放射源）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源核反应堆外层的厚厚的水泥建筑核反应堆外层的厚厚的水泥建筑操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质在防护状态下操作放射性物质小结：小结：1 1、核反应基本上可分为两大类：、核反应基本上可分为两大类：一是自然衰变（天然放射性衰变）一是自然衰变（天然放射性衰变）（发现质子的核反应）（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（发现中子的核反应）2 2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用238234492902UThHe23423409091-1T hP ae（衰变）（衰变）二是人工衰变（人工转变）二是人工衰变（人工转变）1441717281NHeOH941214260BeHeCn（正电子的发现及人工获得放射性同位素）（正电子的发现及人工获得放射性同位素）274301132150AlHePn3030015141PSie