B 物质的放射性及其应用 一、教学任务分析 1896年汤姆发现电子，从而揭示了原子并非是构成物质的最小单元，本节“天然放射性现象”进一步揭示原子核是可分的，本节容是学生认识物质结构的一个不可或缺的环节，也是部分学生深入学习“放射性衰变”的基础。 为了研究射线的性质，需要借助电场，为此学生要了解带电粒子在电场中偏转运动。因为要探讨射线粒子的电离作用，所以学生要知道电离的概念。教材对探测放射线的仪器及实验“用G-M传感器探测γ射线”作了简单介绍，不作教学要求，教材中“放射性同位素作为示踪原子”是拓展型课程中的选学容，也不属本设计的教学容。 本设计首先通过复习提问，引入课题，其次通过学生阅读教材，然后讨论，得到关于天然放射性现象的基本知识。再次通过学生阅读教材、讨论及教师讲解，梳理出三种射线的本质及其基本特点；通过老师讲解、学生倾听，使学生了解放射性的几种应用。最后，通过学生阅读教材、讨论，使学生领略居里夫人的风采。 利用放射性在诊病治疗、工业探伤等方面的应用和防护的知识，可使学生感悟科学、技术与社会的关系，介绍居里夫人等科学家为科学献身的事迹，可使学生领略科学家的崇高思想境界。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）知道天然放射现象。 （2）知道α、β、γ射线的本质和基本特性。 （3）知道射线的基本应用与防护方法。 2、过程与方法 通过学习α、β、γ射线感受利用电场来研究微观粒子的方法 3、态度、情感与价值观 （1）通过了解放射性在诊病治疗、工业探伤等方面的应用和放射线的防护，感悟科学、技术与社会的关系。 （2）通过了解居里夫人等科学家为科学献身的事迹，领略科学家的崇高思想境界。 三、教学重点和难点
放射性同位素应用与发展 一百年前天然放射性的发现，引起了人类对宇宙认识和知识更新的一场伟大变革。正是由于这场科学思想上的革命，在经历了半个世纪的探索和奋斗后，终于打开了核能的巨大宝库。当今全世界有４３７座核电站在运行，另有３０座核电站在建造，核电已占世界总发电量的１７％。 放射性元素及放射性同位素的应用业已遍及医学、工业、农业和科学研究等各个领域。在很多应用场合，放射性同位素至今尚无代用品；在很多其它应用场合，它要比现有可替代的技术或流程更有效、更便宜。目前，世界上总共有３２个国家拥有核电。与此相比，放射性同位素几乎已在全球所有国家使用。其中有５０个国家拥有进行同位素生产或分离的设施。其中一些国家的同位素生产部门已成为经济活动中一个相当重要的组成部分。 放射性同位素（以下简称同位素）主要由研究反应堆和回旋加速器生产。同位素生产设施还包括了核动力厂、同位素分离装置和非专门从事同位素生产的普通加速器。 全球有将近３００台放射性同位素生产装置或设备。重要的同位素生产设施大约只有５０个国家拥有。大量共享的生产设施属于经济合作和发展组织（ＯＥＣＤ）。此外，主要的同位素生产国家还有中国、印度、俄罗斯和南非。 正在运行的研究堆在全世界有３００个，但只有将近１００个堆用作同位素生产（占运行时间的５％或更多一些）。其中包括６个高通量堆，主要生产６０Ｃｏ和２５２Ｃｆ。俄罗斯的２个快中子堆生产８９Ｓｒ。大多数同位素由研究堆生产，主要有９９Ｍｏ、６０Ｃｏ、１９２Ｉｒ和１３１Ｉ等。亚洲正在建造或计划建造新的研究堆，同位素生产能力期望会迅速增加。而欧洲和北美，现有的反应堆在老化，一旦关闭，还没有计划用新的装置来取代他们。目前有几个核电厂，如加拿大、阿根廷的压管式重水堆和俄国的ＲＢＭＫＳ堆正在生产６０Ｃｏ。另一些国家包括法国、俄国、英国和美国在用一些研究堆生产民用氚。 全世界有１８０多台加速器在生产放射性同位素。其中约有５０台回旋加速器致力于放射性药物生产。他们生产的主要同位素是２０１Ｔｌ以及少量的１２３Ｉ、６７Ｇａ和１１１Ｉｎ。还有大约１２５台回旋加速器致力于ＰＥＴ工作。由于这类应用正在扩展，全球估计每年要建造２５台。由ＰＥＴ回旋加速器生产的主要同位素有１８Ｆ、１１Ｃ、１３Ｎ和１５Ｏ。此外，还有一些非专门从事同位素生产的普通加速器。 同位素分离设施包括工厂，车间和热室。在这里放射性同位素从裂变产物或放射性废料中提取出来。４家具有工业规模的设施（在比利时、加拿大、荷兰和南非运行）和几个小的车间（在阿根廷、澳大利亚、挪威、俄罗斯和中国运行）正在从事由裂变产物中提取９９Ｍｏ。 另一些设施（包括热室）正在生产１３７Ｃｓ和８５Ｋｒ。这些设施的大多数在印度、俄罗斯和美国运行。大约１０个热室（在法国、德国、俄罗斯、英国和美国）采用很成熟的流程，从乏燃料中分离出超铀元素和α发射体。 在科学研究中，同位素的应用已深入到了生物医学、遗传工程、材料科学和地球科学。医学应用在同位素诸多有益应用领域里最为活跃。广泛而又多样的工业应用覆盖了众多的工业部门。辐射育种、昆虫不育和食品保藏等技术促进了农业的可持续发展。另一些应用还包括环境污染的监测与去除以及正在扩大的安全检查体系等。
19．4 放射性的应用与防护 ★新课标要求 （一）知识与技能 （1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。 （2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。 （3）了解放射性在生产和科学领域的应用。 （4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。 （二）过程与方法 渗透和安全地开发利用自然资源的教育。 （三）情感、态度与价值观 培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。 ★教学重点 人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。 ★教学难点 人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 1．挂图，实验器材模型，课件等。 2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。 学生：回忆前面学习的衰变方程以及衰变过程中遵循的规律。同时学生说出三种衰变物 质的性质。 点评：开门见山引入本节课的课题，这能很快让学生知道本节课要做的事情，符合这一部分内容的教学。 通过复习巩固前面的知识，对这一部分内容的教学是有帮助的，有利于学生对人工转变的理解。 （二）进行新课
1．核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。 人工转变核反应方程： H O He N 111784214 7 +→+ n C He Be 1012 6429 4+→+ 例：写出下列原子核人工转变的核反应方程。 （1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子 （2）1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子 （3）816O 俘获1个中子后放出1个质子 （4）1430Si 俘获1个质子后放出1个中子 学生：理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。 点评：这部分主要为老师讲解，学生通过前面已学的知识来掌握新的知识。再通过例题进行巩固。 2．人工放射性同位素 （1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。 （2）人工放射性同位素 Al He P （3）人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。 （4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素 学生：从这部分开始主要为学生自习和上网查找资料，一方面要掌握书本的知识，另一方面要扩展自己的知识面，同时有问题的地方及时向老师提问， 点评：这一节大部分为陈述性的知识，教学难度不大，学生很容易掌握，如果让学生自习并上网查相关资料，他们一样可以掌握的很好，同时还能扩展他们的知识面，更能激发学生学习的热情。 3．放射性同位素的应用： （1）利用射线： 射线测厚装置 烟雾报警器 放射治疗 培育新品种，延长保质期 学生要能说出如何利用放射性物质的射线的。对于书本的几种事例要能够讲清楚工作的
放射性液位计的原理和应用 李宝华 工业自动化仪表中的物位测量仪表种类较多，方法不同，各有适用的场合。物位测量包括介质的液位、料位、界面的测量，一般是测量容器或设备内某一介质的高度或厚度、长度，应用最多的是液位测量。按物位测量仪表的工作原理划分，可有直读式、浮力式、静压式、电气式、声波式、光学式、核辐射式等。 对于某些高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质，以及高温融熔金属、煤粉等固体的物位测量，或特殊结构设备（如带复杂搅拌器的反应器）的物位测量，常规方法很难实现，而核辐射式物位测量仪表可以解决这类技术难题。 放射性液位计测量原理 利用同位素技术，通过核辐射检测进行工业测量的仪表称为核辐射仪表，亦称放射性仪表，可实现非接触测量。应用最普遍的有放射性液位计、密度计和厚度计。 放射性液位计是基于“射线吸收原理”。放射性同位素Co 60或Cs 137衰变时可产生γ射线，γ射线穿透物质时，由于光电效应、康普顿效应和电子对的生成，γ射线将被物质的原子散射和吸收，造成γ射线衰减。实践证明，射线的强度按指数规律减弱，有如下关系式： I = I 0 e -μm ρd （1） 式中：I —衰减后的辐射强度； I 0 —入射时的辐射强度； e —自然对数的底； μm —物质质量吸收系数，与辐射源类型有关； ρ—物质密度； d —被穿透物质的厚度。 由式（1）可得： （2） 利用上式，当被测物质密度ρ一定时，可测出被测物质物位（液位）的高度即被测物质的厚度d 。若被穿透物质的厚度d 固定时，便可测出被测物质的密度ρ。采用核辐射检测器（闪烁计数器或离子室）检测穿透物质后的剩余γ射线，将其转换为电量的变化，并通过电子电路的处理，就可测出被测液位（厚度）。 放射性液位计有着本身的特殊性和应用于特殊场合，非接触式物位测量，介质的温度、粘度、腐蚀、形态等物化特性对测量结果没有影响，有高可靠性和免维护特征，但其辐射的安全防护和辐射源的环境影响仍是需要特别注意的问题。 放射性液位计的应用配置 放射性液位计一般由核辐射源、检测器、信号处理单元三大部分组成。 核辐射源一般选择同位素Cs 137或Co 60放射源。Cs 137半衰期为30.17年，穿透性差一些；Co 60半衰期为5.27年，穿透性强。放射源的选择要综合考虑被测介质的密度、容器的材料和壁厚及直径等因素，要求强度大的或被测介质密度低、测量范围小的可选用Cs 137，大直径厚壁容器要求穿透能力强的可选用Co 60。放射源有点状源和棒状源之分。Cs 137一般为点源，也很难做成连续的棒状源；而Co 60既可做点源又可做棒状源。点源常常需要大的辐射强度，要多考虑安全防护问题；棒状源可尽可能减小所需的辐射强度但制造难度大，尤其是非线性分布的棒状源。放射源均应是符合要求的密封源，一般外部安装方式加有带锁可开启辐射窗口的射线屏蔽层（铅屏蔽等），内插安装时要设计有放射源保护套管。 检测器接受穿透介质后的剩余射线，常用类型有盖革管、电离室和闪烁计数器，也分点状接受器和棒I I In m d 0 1μρ=
放射性的应用 首先，什么是放射性？ 早在1895年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀盐在无光的条件下，可以使照片的底片感光。 自贝克勒尔发现铀盐具有这种使底片感光的现象后，居里夫妇开始研究铀盐的化学性质。居里夫妇做的第一步就是提炼铀矿石中的铀，在提炼的过程中得到少量的白色粉末，这种白色粉末在黑暗中闪烁着荧光，据此居里夫妇把它命名为镭，它的拉丁语原意是“放射”。这就是放射性的来源。 为什么铀盐的放射性使底片感光？
铀原子核不稳定，会自发地放出射线。后来把这种元素从不稳定的原子核自发地放出射线，（如α射线、β射线、γ射线等）衰变成稳定的元素而停止放射（衰变产物），并伴随着能量释放的过程称之为放射性。 这种放射性现象产生的射线具有不同的穿透能力，最强的γ射线甚至要混凝土才能挡住，所以对人体组织有一定的损伤，因而还有一个更具威力的名字——核辐射！怎么样，听到核辐射后你的反应是怎样？ 放射性非常危险，但是放射性现象的发现早期就展现了强大的医用价值！ 最早发现放射性医用价值的是皮埃尔·居里。在发现并提炼出镭元素以后，第一个验证镭的作用的正是皮埃尔·居里。他用自己的手臂做实验，发现在镭的作用下手臂上有了伤痕。 而此时的亨利·贝克勒尔在无意间把一个装着镭的玻璃管放在背心口袋里，也受了伤，他又惊奇又愤怒，跑到居里夫妇那里去诉说他们的可怕“孩子”的功绩。他做结论般地说： “这个镭，我爱它，然而也怨它！” 这种射线的惊人力量给皮埃尔留下深刻印象，他因而着手研究镭在动物身上的作用。不久他们就确信，利用镭破坏有病的细胞，可以治疗狼疮瘤和某几种癌。这就是早期的放射疗法。 如今，放射性的应用已经深入人类生活的各个部分…… 利用射线的贯穿本领或电离作用
常用液位计方式有以下几种：连通器式液位计、超声波液位计、电容式液位计、雷达液位计、磁性浮子液位计、磁致伸缩型液位计、静压式液位计、伺服式液位计;测量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。从测量原理上来说可以分为接触式测量与非接触式测量、压力式原理测量等。下面就介绍上述的各种液位计的功能与缺点。 1、连通器式液位计： 应用最普通的玻璃液位计结构简单、价廉、直观，适于现场使用： 缺点：易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。 2、超声波液位计： 是由微处理器控制的数字物位仪表。在测量中脉冲超声波由传感器(换能器)发出，声波经物体表面反射后被同一传感器接收，转换成电信号。并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测物体的距离。无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响精度比较低。 缺点：超声波液位计测试容易有盲区。不可以测量压力容器，不能测量易挥发性介质。 3、电容式液位计： 采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金
属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1>ε2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，ε值减小，电容量也减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。 缺点：电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。被测液体的介电常数不稳定会引起误差。电容式液位计一般用于调节池、清水池测量。(注：液化气是否会对测量造成影响未知待确定) 4、雷达液位计： 采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：D=CT/2(D：雷达液位计到液面的距离C：光速T：电磁波运行时间) 雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。不需要传输媒介，不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发介质的液位测量。采用
《放射性的应用与防护》 【教学目标】 （一）知识与技能 1．知道天然放射现象及其规律。 2．知道原子核的衰变规律，了解半衰期的概念． 3．了解放射性在各个领域的应用。 4．了解放射性污染以及如何防范放射性污染。 （二）过程与方法 1. 通过阅读了解放射性元素的发现。 2. 查找资料，找出放射性在医学、生物、物理等领域的应用。（三）情感态度与价值观培养观察问题，总结规律的能力。了解放射性元素的利与弊，加强保护环境的意识。可以在以后的学习中，用所学知识，来充分的利用放射性元素的利，避免放射性物质的弊。 【教学重点与难点】 1 .放射性元素衰变时，通常会同时放出a、B和丫三种射线， 即a、B衰变核反应同时放出丫射线（释放能量）.在某些特殊 情况下，某些放射性元素只放出a或只放出B射线. 但任何情况下都不会只放出Y射线，Y射线只能伴随a或B射线放出 2. 衰变方程， 教具】投影仪 【教学过程】
引入新课 法国科学家贝克勒尔自1895 年起一直研究由硫化物和含铀的化合物产生的磷光现象，1896年2月26日、27日两天，因阴雨无法进行实验，他把用黑纸包住的照相底片连同它上面的磷光物质一起放进抽屉里．3月1日细心的贝克勒尔想抽查一下照相底片是否会因黑纸漏光而曝光．照相底片冲洗出来后，他大吃一惊，底片受到很强的辐射而变得很黑了，这显然不是漏光和磷光形成的．第二天他向法国科学院报告了他所发现的新的“不可见的辐射”．这种辐射可以穿透黑纸而使底片感光，这就是后来提出的物质的放射性．贝克勒尔因发现了物质的放射性而获得1903 年诺贝尔物理学奖． 人们认识原子核的复杂结构和它的变化规律就是从发现天然放射现象开始的，天然放射就是原子核的一种变化．引入课题．（一）天然放射现象： 1、天然放射现象： 放射性和放射性元素：物质发送某种看不见的射线的性质叫放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。 最早发现的天然放射性元素是铀，后来居里夫妇又发现了镭、钋．现在已经知道原子序数大于82 的元素都有放射性．天然放射性元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少． 2、放射线的性质： 引导提问：铀、镭等元素放出的射线是什么射线？它们有什么特点？ 生：a射线、B射线、Y射线.
应用编辑 同位素示踪法在生物化学和分子生物学中的应用 放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作用。近几年来，同位素示踪技术在原基础上又有许多新发展，如双标记和多标记技术，稳定性同位素示踪技术，活化分析，电子显微镜技术，同位素技术与其它新技术相结合等。由于这些技术的发展，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，阐明了一系列重大问题，如遗传密码、细胞膜受体、RNA-DNA逆转录等，使人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径。下面仅就同位素示踪技术在生物化学和分子生物学中应用的几个主要方面作一介绍。 物质代谢的研究 体内存在着很多种物质，究竟它们之间是如何转变的，如果在研究中应用适当的同位素标记物作示踪剂分析这些物质中同位素含量的变化，就可以知道它们之间相互转变的关系，还能分辩出谁是前身物，谁是产物，分析同位素示踪剂存在于物质分子的哪些原子上，可以进一步推断各种物质之间的转变机制。为了研究胆固醇的生物合成及其代谢，采用标记前身物的方法，揭示了胆固醇的生成途径和步骤，实验证明，凡是能在体内转变为乙酰辅酶A的化合物，都可以作为生成胆固醇的原料，从乙酸到胆固醇的全部生物合成过程，至少包括36步化学反应，在鲨烯与胆固醇之间，就有二十个中间物，胆固醇的生物合成途径可简化为:乙酸→甲基二羟戊酸→胆固醇又如在研究肝脏胆固醇的来源时，用放射性同位素标记物3H－胆固醇作静脉注射的示踪实验说明，放射性大部分进入肝脏，再出现在粪中，且甲状腺素能加速这个过程，从而可说明肝脏是处理血浆胆固醇的主要器官，甲状腺能降低血中胆固醇含量的机理，在于它对血浆胆固醇向肝脏转移过程的加速作用。 物质转化的研究 物质在机体内相互转化的规律是生命活动中重要的本质内容，在过去的物质转化研究中，一般都采用用离体酶学方法，但是离体酶学方法的研究结果，不一定能代表整体情况，同位素示踪技术的应用，使有关物质转化的实验的周期大大缩短，而且在离体、整体、无细胞体系的情况下都可应用，操作简化，测定灵敏度提高，不仅能定性，还可作定量分析。在阐明核糖苷酸向脱氧核糖核苷酸转化的研究中，采用双标记法，对产物作双标记测量或经化学分离后分别测量其放射性。如在鸟嘌呤核苷酸（GMP）的碱基和核糖上分别都标记上14C，在离体系统中使之参入脱氧鸟嘌呤核苷酸（dGMP），然后将原标记物和产物（被双标记GMP 掺入的dGMP）分别进行酸水解和层析分离后，测定它们各自的碱基和戊糖的放射性，结果发现它们的两部分的放射性比值基本相等，从而证明了产物dGMP的戊糖就原标记物GMP的戊糖，而没有别的来源，否则产物dGMP的碱基和核糖的比值一定与原标记物GMP的两部分比值有显著差别。这个实验说明戊糖脱氧是在碱基与戊糖不分记的情况下进行的，从而证明了脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接转化而来的，并不是核糖核苷酸先分解成核糖与碱基，碱基再重新接上脱氧杭核糖。无细胞的示踪实验可以分析物质在细胞内的转化条件，例如以3H-dTTP为前身物作DNA掺入的示踪实验，按一定的实验设计掺入后，测定产物DNA 的放射性，作为新合成的DNA的检出指标。 动态平衡的研究 阐明生物体内物质处于不断更新的动态平衡之中，是放射性同位素示踪法对生命科学的重大贡献之一，向体内引入适当的同位素标记物，在不同时间测定物质中同位素含量的变化，就能了解该物质在体内的变动情况，定量计算出体内物质的代谢率，计算出物质的更新速度和更新时间等等。机体内的各种物质都在有大小不同的代谢库，代谢库的大小可用同位素稀释法求也。 生物样品中微量物质的分析
超声波液位计测量原理 前言：近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为流量测量工作的首选工具。 超声波流量计是20世纪70年代随着IC（集成电路）技术迅速发展才开始得到实际应用的一种非接触式仪表，相对于传统的流量计而言，它具有下列主要特点： （1）解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠测量困难的问题。因为一般流量计随着管径的增加会带来制造和运输上的困难，不少流量计只适用于圆形管道，而且造价提高，能耗加大，安装不便，这些问题，超声波流量计都可以避免，这样就提高了流量测量仪表的性能价格比。 （2）对介质几乎无要求。超声波流量计不仅可以测量液体、气体，甚至对双相介质（主要是应用多普勒法）的流体流量也可以测量，由于可制成非接触式的测量仪表，所以不破坏流体的流场，没有压力损失，并且可以解决其它类型流量计难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性的流量问题。 （3）超声波流量计的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响。 （4）超声波流量计的测量范围度宽，一般可达到20：1。 关键词：超声波流量计原理流量
一、超声波的基本性质 声波是一种传递信息的媒体，它与机械振动密切相关，可以由物体的撞击、运动所产生的机械振动以波的形式向外传播。根据振动所产生波的频率高低分为可闻声波、次声波和超声波，高于20KHz的声波称为超声波。 超声波具有类似光线的一些物理性质： (1)超声波的传播类似于光线，遵循几何光学的规律，具有反射、折射现象，也能聚焦，因此可以利用这些性质进行测量、定位、探伤和加工处理等。在传播中，超声波的速度与声波相同； (2)超声波的波长很短，与发射器、接收器的几何尺寸相当，由发射器发射出来的超声波不向四面八方发散，而成为方向性很强的波束，波长愈短方向性愈强，因此超声用于探伤、水下探测，有很高的分辨能力，能分辨出非常微小的缺陷或物体； (3)能够产生窄的脉冲，为了提高探测精度和分辨率。要求探测信号的脉冲极窄，但是一般脉冲宽度是波长的几倍(如要产生更窄的脉冲在技术上是有困难的)，超声波波长短，因此可以作为窄脉冲的信号发生器； (4)功率大，超声波能够产生并传递强大的能量。声波作用于物体时，物体的分子也要随着运动，其振动频率和作用的声波频率一样，频率越高，分子运动速度越快，物体获得的能量正比于分子运动速度的平方。超声频率高，故可以给出大的功率。
2#放射性液位计操作规程 45万吨/年PTA装臵中的主要的容器的液位都是由放射性液位计来测量的。 现在装臵中选用的放射性液位计是由英国RONAN公司所提供的。共有35台液位变送器和1台密度变送器。它们的大致结构主要分三部分：放射源、放射源检测杆以及变送器（位于控制室内）。放射源大体上可分为两种：容器内部的由点源所组成的“线源”（Internal Well Source）以及安装于容器外部壁上的点源（External Point Source）。放射性仪表的故障一般与放射源没有太多关系，主要和检测杆和变送器有关。 先简单介绍一下放射性液位计的工作原理：γ射线自放射源射出后，穿过设备壁和其内的被测物料达到检测杆。射线同物料相互作用的规律是射线强度随穿过的物料厚度增加而呈指数规律减弱。当料位变化
时，射线穿过物料的厚度也随之变化，并保持一定的函数关系。 Gamma射线的特性： 它可以穿过过程介质； 不会使介质产生活性； 不会改变介质； 可以被铅屏蔽。 实际的过程液位与所接收到的射线强
度成反比。 再介绍一下检测杆和变送器的结构。检测杆主要由三部分组成：闪烁棒、光电放大器和电子转换器。根据开车以来的经验，检测杆的故障主要出在电子转换器上。变送器主要由主机和显示器（LCD Display）组成。而主机又是由五部分组成：主板（Mother Board）、CPU卡（CPU Board）、ESI卡（Scintillator Input Board）、DIO卡（Relay Out Board）以及AO卡（Analogue Out Board）。而这其中，问题基本上都出在负责接收从现场来的闪烁信号的ESI卡上。 系统简介： 现场的应用条件决定了系统的配臵及组态要求。下面两个例子展示了测量连续液位的系统。
一、多选题 二、单选题沪科版 高二（下）第十二章 B.物质的放射性及其应用 课后练习 1. 如图所示,R是一种放射性物质,它能放出三种射线,虚线框内是竖直方向的匀强电场,是纸板,是荧光屏,实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑.下列说法正确的是 A．电场方向竖直向下,到达O 点的是射线 B．电场方向竖直向上,到达O 点的是射线 C．电场方向竖直向上,到达P 点的是射线 D．电场方向竖直向下,到达P点的是射线 2. 天然放射性现象的发现揭示了 A．原子具有复杂的结构B．原子核具有复杂的结构 C．原子核是很小的D．原子核是由什么组成的
4. 关于射线的叙述中，下列说法中不正确的是 A ．它是从原子核中放射出来的． B ．它和电子具有相同的性质 C ．它通过空气时，电离作用很强 D ．它能够穿透厚纸板5. 关于同位素，下列说法中正确的是 A ．质子数相同，中子数也相同的原子 B ．质子数相同，中子数不同的原子 C ．质子数不同，中子数相同的原子 D ．质子数不同，中子数也不同的原子 6. 如图所示，放射性元素发出的三种射线通过电场时发生了偏转，则从图中可知 A ．A 为 射线，B 为射线，C 为射线B ．A 为 射线，B 为射线，C 为射线C ．A 为射线，B 为射线，C 为射线 D ．A 为射线，B 为射线，C 为 射线7. 有 、 、三种粒子，下列说法不正确的是 D ．β射线、α射线、γ射线 C ．γ射线、α射线、β射线 B ．α射线、β射线、γ射线 A ．γ射线、β射线、α射线 放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 3.
三、填空题A ．它们的质量从大到小依次是、、 B ．它们穿透物质的本领从大到小依次是、、 C ．它们电离的本领从大到小依次是、、 D ．它们的带电荷量从大到小依次是、、 8. 关于放射性的应用，下列说法中正确的是 A ． 射线用来检查金属内部有没有裂缝是利用它的穿透本领B ．射线用来检查金属内部有没有裂缝是利用它的电离本领 C ．射线用来消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电是利用它的电离本领 D ． 射线用来消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电是利用它的穿透本领9. 下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是 A ． 射线探伤仪B ．射线用来消除静电 C ．利用钴60治疗肿瘤等疾病 D ．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律 10. 红外线、紫外线、 射线、射线和射线中不属于电磁波的是________． 11. 在阴极射线、伦琴射线、射线和射线中，可以被电场加速或在电场中发生偏转的是________、________和________.12. 粒子、粒子、粒子若以相同的初速度进入同一匀强电场，其中________受到电场的作用力最大，________的加速度最大，________的速度不会变化．
浅论放射性同位素示踪技术的应用-----《原子物理》课程论文 这学期通过学习XX老师的《原子物理》课程，我对原子物理其中一个领域—放射性同位素产生了很大的兴趣，这兴趣源于我在高中时期对生物学科中同位素示踪法的学习经历，当时我就感觉这一技术十分奇妙，但不明原理，《原子物理》课程让我认识并理解了物理和生物两大学科之间的这一联系。课堂上老师简明扼要地介绍了一些有关的应用，但是我仍不满足。老师只能作为课程的引路人，为学生指明入门方向，要想横向更加广泛地，纵向更加深入地了解这一课程的某个领域还是要学生在课外多方搜集资料，筛选整合有价值的信息，通过比较和研究，最终形成自己对这一领域的独特而深刻的认识，放射性同位素的应用浩瀚广博，即使仅仅只谈它的示踪技术应用，也远非我这篇小论文可以概述详尽的，所以我也只能用“浅论”这两个字。下面我就对放射性同位素示踪技术的应用进行浅显的介绍和论述。 具体论述前我们首先要明确相关的基本概念，无论结构多么复杂的物理学大厦，它的地基都是由一块块叫做“基本概念”的砖石筑成的。基本概念不明晰，我们就无法理解为什么放射性同位素具有如此广泛而丰富的应用。那么什么是“放射性同位素”呢？科学家发现，元素周期表中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（质子数相同，但中子数不同）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。 放射性同位素不断发出射线，它到哪里，人们就可以追踪到哪里，可作为示踪剂使用。示踪剂可以是示踪原子，也可以做成示踪化合物。因为加入示踪剂之后，就像贴上标记一样，所以又称之为标记化合物。人们已经用氚、碳-14、磷-32、硫-35、碘-125等许多核素合成了许许多多标记化合物。用放射性同位素示踪技术（以下简称示踪技术）作检测，具有灵敏度高、方法简便、干扰少、准确性好等优点，因此，在工农业生产、医疗、环保、国防和科学研究等许多领域有着十分广泛的应用，并且这种应用还在迅速扩展。 （一）示踪技术在生物学领域的应用 高中时期我们就曾经学过同位素示踪法在生物学科的应用，即用示踪元素标记的化合物，可以根据这种化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪。它可用于研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。有关光合作用的基本产物的知识，也是在利用二氧化碳-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。 （二）示踪技术在工业生产领域的应用 放射性示踪剂在工业生产中有着广泛的应用。石油蕴藏在地下，油层非均匀性质很严重，油水分布复杂。搞清地下油水分布的情况，对提高采油率有着十分重要的意义。如果用氚或碘-125、硫-35作示踪剂，注入油井中，打一些监测井进行监测，就可以知道地下油水的分布情况。再如，不同公司生产的石油往往共用一条输油管道，要想把哪个公司输送过来的石油分辨得一清二楚，也可找示踪剂来帮忙。例如在甲公司的石油中加入放射性碘做示踪剂，在乙公司的石油中加入放射性硫做示踪剂，当接收站测到放射性碘示踪剂信号时，就知道甲公司的石油过来了，就会自动打开甲公司的贮油槽。当测到放射性硫示踪剂信号时，就知道是乙公司的石油过来了，就会打开乙公司的贮油槽，保证不会认错货。 （三）示踪技术在科学研究领域的应用 用氚标记示踪剂可以帮助水利学家们研究江河中泥沙是怎么淤积的。利用氯-36示踪剂可以帮助人们了解地下水运动走向和渗透率的大小。利用碳-14示踪剂可以研究大洋水流的循环模式和全球气候变暖的原因，等等。磷-32、硫-35、碘-125、碳-14或氚作示踪剂，可以帮助医生从分子水平研究神经系统、内分泌系统疾病的机制，进行药物代谢，基因工程等研究。用磷-32或硫-35标记的核苷酸，可用于DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子序的测定。 （四）示踪技术在医学领域的应用 通过查阅相关医学文献，我发现在医学研究中，经常需要了解某种物质在机体内的分布情况和代谢规律，包括药物、抗体、细胞膜受体，基因片段以及蛋白质等各种分子。如何能够较为方便地在活体动物或人体条件下了解这些情况呢？示踪技术是一种较为常用的方法。随着放射性标记药物的品种不断增加，在体外探测体内放射性分布的设备不断进步，示踪技术应用越来越广泛。最早，我们为了解甲状腺的功能，给病人口服放射性碘，然后测定甲状腺部位的放射性高低，定量显示甲状腺的摄碘功能，这一方法沿用至今，对于甲状腺整体和甲状腺肿块局部功能的评价，用数字或图像的方式很容易获得。还可以用于
常用液位计原理 常用于测量液位的液位计有连通器式、吹泡式、差压式、电容式等，测量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。其测量原理和特点如下： a.连通器式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。 b.浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。 (1)恒浮力式液位计 恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简单、价格较低，适于各种贮罐的测量； (2)变浮力式液位计 变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉筒浸泡于液体内的体积不同，因而所受浮力不同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传和自动调节。 c.吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。 压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经节流元件后分两路： (1)一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出； (2)另一路进入压力计进行指示。 当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。 d.差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。 这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。 e .电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1>ε2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，ε值减小，电容量也减小。 所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。 f. 超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的场合。 g. 放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。 但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大
放射性物质在临床中的应用与防护【摘要】自从人类发现放射性物质后，就逐步应用在军事、医学等领域，近几年来放射性核素在医学的检查、诊断、治疗等方面也有很大的进展，特别对肿瘤的诊断、治疗起到很大的作用。 【关键词】原子核；放射线；电离；辐射；防护 1 三种放射线及性质 1896年法国物理学家贝克勒尔在研究铀盐的性质时，首先发现铀盐能自发地放出看不见的射线，这种射线能穿过黑纸，使照相底片感光。以后法国物理学家“皮埃尔·居里”夫妇又发现镭、钋也能放出类似射线，而且强度比铀所放出的射线强度更强。铀、镭、钋等元素具有发出射线的性质叫做放射性。具有放射性的元素称为放射性元素。放射性元素有两种：一种是自然界原来存在的不断放出射线的元素叫做天然放射性元素，另一种是人工制造的能放射出射线的元素叫做人工放射性元素。将少量镭放在上部开有小孔的铅室底部，因为射线不能穿过很厚的铅板而沿小孔射出，在孔道上的空间，加一个磁场，射线就分为三束，分别称它们为α、β、γ射线。实验研究证明，α射线和β射线发生不同方向的偏转，即它们是带相反电荷的射线。其中α射线在磁场中稍向左偏转，表明α射线带正电，是具有很高速度的氦原子核42He流，即α粒子流。β射线在磁场中稍向右作较大的
偏转，表明β射线带负电，是高速运动的电子流。γ射线在磁场中不发生偏转，表明γ射线不带电，是波长比X射线还短的光子流。如图1。 图1 三种射线在磁场中的带电情况略 通过进一步研究发现，放射性射线具有下述主要性质：具有较强的穿透本领，可以贯穿可见光不能穿透的某些物体，如：黑纸板。以γ射线的穿透本领最强，其次是β射线，再次是α射线；能激发出荧光，如在硫化锌中掺入极微量的镭可以制成夜光物质；能使照相底片感光；能使气体电离，α射线电离作用最强，其次是β射线，再次是γ射线；射线足够强时，能破坏组织细胞；放射性元素在放射过程中不断地放出能量，能使吸收射线的物质发热，温度升高。放射性元素的放射性还有一个重要特点，就是放射性与周围环境的物理条件和化学条件无关。无论是高温或高压，还是化合态或单质形式存在，放射性都是一样的，放出的射线的性质也是一样的。 2 放射性核素在医学上的应用 核医学是研究放射性核素和核射线的医学理论及应用的科学。核医学所提供的技术，放射性物质应用到检查、诊断和治疗方面是一种非创伤性的，能在体外对体内存在的各种放射性物质进行超微
放射性同位素在能源，农业，医疗，考古的作用 在元素周期表中，一个元素占据一个位置。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。 放射性同位素有三个主要来源——加速器中带电粒子的产物，反应堆中的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可以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，探测它们的存在。放射性同位素在能源、工业、农业、医疗、环境、考古等诸多方面都有着广泛的应用。 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，如人体中的血液，输油管中的石油或排入江河中的污水等。利用示踪技术还可以对生物体内的农药形式进行分析，研究农药施用后发生的变化及其在生态系统中运动的规律。 有关光合作用的基本产物的知识，也是在利用二氧化碳-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。
1．引言 自上个世纪九十年代以来，雷达液位计进入市场，由于测量精度高、耐高温高压的能力强、非接触的测量方式使得测量不受介质影响，其经济的两线制技术降低了布线成本和较高的可靠性以及方便的安装维护使之成为近十年来罐区液位过程监测的首选仪表。 液位仪表是石油化工领域中中不可缺少的重要仪表。液位仪表的种类繁多，根据介质和现场条件的不同，各类液位计各具优势，形成一个多元化的局面。罐区储罐由于其容积较大，要求液位计的精度较高，过去大多浮子液位计，伺服式和差压式也有一定应用量。浮子液位计安装复杂，可靠性较低，差压式液位计受介质密度和温度影响很大，为消除这些影响，一套完善的静压测量系统其价格也很；伺服式液位计精度较高，但由于其有机械传动机构，不可避免带来磨损问题，同时价格也偏高。近年来出现的光纤液位计、磁致伸缩液位、超声波液位计以及放射性液位计各具其优缺点，光纤液位计可以做到现场无电检测，安全性好，这是其突出的优势，缺点是仍然有很多机械传动部件，故障率就会增加，安装也复杂些。磁致伸缩液位精度较高，但由于其接触的测量方式和较高的安装、维护要求导致市场普及不广。超声波物位计虽精度较雷达液位计略低，但其安装简单价格适中，在防爆领域，目前超声波液位仪的量程是一个问题，一般小于8米，遇到高温罐，问题也会更大。放射性液位计因有放射源，应用需特别批准，人员也需经过特殊培训，给维护带来较大不变，所以应用范围受到限制。所以雷达液位计由于自身的优势迅速成为液位测量中的首选仪表。 我厂化纤装置罐区使用的雷达液位计大多为E+H公司的FMR230/240 Micropilot型雷达物位仪表。本文主要介绍一下该系列仪表的应用及基本的维护检修方法 2．测量原理 Micropilot是基于时间行程原理的“俯视式”测量系统，用于测量参考点（过程连接）与物料面间的距离。天线发射微波脉冲信号，在被测物料面产生反射，且反射的回波信号又被雷达系统所接收。 输入 天线接收物料面反射回的微波脉冲信号，并将其传输给电子部件。微处理器对信号进行处理，识别微波脉冲在物料面所产生的回波信号。PulseMastereXact 软件凝聚了多年基于时间行程原理的测量经验，用于进行明确的信号识别。PhaseMaster 软件的专利算法确保了Micropilot S能达到毫米级的测量精度。 参考点至物料面间的距离与脉冲信号的运行时间成正比： D=c ·t/2 ， 其中c为光速。 空罐高度E 已知，则物位L为：