什麼是核輻射的用途(the uses of nuclear radiation)

核輻射有幾種不同的應用，在本文中，我們將介紹核輻射的幾種用途。特別是，我們將研究放射性碳年代測定和放射性同位素在醫學中的應用。...

核輻射有幾種不同的應用，在本文中，我們將介紹核輻射的幾種用途。特別是，我們將研究放射性碳年代測定和放射性同位素在醫學中的應用。

放射性定年

放射性碳年代測定法是由威拉德·利比（Willard Libby）在20世紀40年代末發明的一種測定死亡有機物年齡的方法。為此，他在1960年獲得了諾貝爾化學獎。這種方法利用碳-14的衰變來確定構成這種物質的有機體何時死亡。

在高層大氣中，宇宙射線與各種分子相互作用，從而產生許多中子。這些中子依次與氮氣原子反應，在以下反應中產生不穩定同位素碳-14：

碳-14是一種不穩定的碳同位素。它經歷β-負衰變，再次產生氮-14：

上述工藝的半衰期為5730年。

大氣中碳-14和碳-12的比例保持不變。大氣中的碳14最終形成二氧化碳分子。由於生物不斷吸收碳，因此它們體內碳-14與碳-12的比例與大氣中碳-14與碳-12的比例相同。

當生物死亡時，它們停止吸收碳。它們體內的碳-14現在繼續腐爛，不再補充。因此，在一個曾經存活的有機體死後，體內碳-14與碳-12的比例繼續減少。

既然我們知道一個活的有機體中碳的半衰期和碳-14與碳-12的比值，如果我們能測量一具屍體中碳-14衰變的活性，我們就可以計算出這個有機體已經死亡了多長時間。這項技術可以用來發現什麼時候用活的材料製成的任何東西，包括木材和織物。

放射性碳年代測定的著名案例包括Ö“冰人之子”（約5000年前埋葬的死者遺骸）、“都靈裹屍布”和死海卷軸。

放射性碳年代測定並不完美。多年來，大氣中二氧化碳的組成略有變化。此外，碳年代測定可能不準確時，試圖日期的東西是超過40000年。這是因為碳-14所佔的比例太低，無法獲得準確的活性讀數。

鉀-40測年

為了尋找更古老物體的年齡，可以利用鉀-40到氬-40的衰變。β+衰變過程：

半衰期約為1.25×109年。因此，這比碳定年更適合確定更古老物體的年齡（例如，找出岩石形成的時間）。

例子

樣品的活性Ö冰人被測量為每克0.13 Bq。假設活組織的活度約為每克0.23Bq，那麼我們來看看Ö冰人子還活著。

First we will find the decay c***tant: .

Then, .

從雙方的角度來看，我們有，

Then, .

核輻射在醫學中的應用

核輻射在醫學上有許多不同的用途，包括診斷和治療。

Meta-stable tachnitium-99 is an isotope of Technitium ( ) which is produced during the decay of Molybdenum-99 ( ). The nucleus of formed is in an excited state, and it decays by emitting a ray. The decay of meta-stable technitium-99 has a half life of about 6 hours, which is much longer than half-lives of typical decays. This is ideal, since it takes some time for the body cells to absorb any material injected. The injected is taken up by cancerous cells (they do not enter healthy cells), where they undergo decay. Using a gamma camera, the position of cancerous cells could be detected.

碘-131是一種不穩定的同位素，用於破壞甲狀腺中的癌細胞。

Positron-Electron Tomography (PET) scanning also makes use of nuclear radiation. Here, molecules containing atoms that undergo decay is introduced into the body. The particles are positr*** ( ) and they annihilate when they come into contact with electr*** ( ). The annihilation produces a pair of phot***, which can then be detected.

One of the Uses of Nuclear Radiation – A PET Scan

References:

Angelo Jr., J. A. (2004). Nuclear Technology. Westport: Greenwood Press.

Image Courtesy:

PET Scan Image originally by Akira Kouchiyama, [CC BY-SA 3.0]

發表於 2021-06-27 03:12
閱讀 ( 26 )
分類：科學

你可能感興趣的文章

紅外線的(infrared)和紫外線輻射(ultraviolet radiation)的區別

...同，有不同型別的電磁輻射。目錄 1. 概述和主要區別 2. 什麼是紅外線輻射 3. 什麼是紫外線 4. 並列比較-紅外線和紫外線輻射的表格形式 5. 摘要什麼是紅外輻射(infrared radiation)？電磁輻射的波長範圍為700 nm–1 nm。因此，這種輻...

發佈於 2020-09-23 07:45
閲讀 ( 41 )

中子俘獲(neutron capture)和吸收(absorption)的區別

...子吸收(neutron absorption)？ Neutron absorption is a technique used in nuclear reactors in which an atom completely absorbs a neutron to form a compound nucleus. It is the most important type of nuclear reaction we use in nuclear reactors. Here, the mode of decay of the newly formed atomic nucle...

發佈於 2020-10-05 00:11
閲讀 ( 65 )

適應性輻射(adaptive radiation)和發散演化(divergent evolution)的區別

...和發散進化之間的關鍵區別。目錄 1. 概述和主要區別 2. 什麼是適應性輻射 3. 什麼是發散進化 4. 適應性輻射與發散演化的相似性 5. 並列比較-自適應輻射與發散進化的表格形式 6. 摘要什麼是適應性輻射(adaptive radiation)？輻射是...

發佈於 2020-10-18 19:03
閲讀 ( 99 )

α-β(alpha beta)和γ輻射(gamma radiation)的區別

...量子比α和β輻射粒子有更高的能量。 α-β射線和γ射線有什麼區別？ •α和β輻射是由質量組成的粒子流。α粒子是He-4核，β粒子是電子或正電子。伽馬輻射是一種電磁輻射，由高能量子組成。 •當α粒子釋放時，母核的核子數...

發佈於 2020-10-21 08:29
閲讀 ( 50 )

電磁波理論(electromagnetic wave theory)和普朗克量子理論(planck’s quantum theory)的區別

...朗克的量子理論解釋得很好。目錄 1. 概述和主要區別 2. 什麼是電磁波理論 3. 普朗克的量子理論是什麼 4. 並列比較-電磁波理論與普朗克量子理論的表格形式 5. 摘要什麼是電磁波理論(electromagnetic wave theory)？電磁波理論是詹姆...

發佈於 2020-10-22 04:26
閲讀 ( 83 )

釷(thorium)和鈾(uranium)的區別

...d to Uranium, Thorium is a greater energy source. It is estimated that the nuclear energy available in Thorium is greater than the energy that can be obtained from oil, coal and Uranium. The main reason for not developing many Thorium nuclear reactors is that it requires a large capital investme...

發佈於 2020-10-23 19:30
閲讀 ( 55 )