一、什么是原子和原子核？

　　世界上物質有千千萬萬,結構各不相同,但都是由基本元素組成的。目前己發現了118種元素,其中92種是天然的,26種是人造的。構成元素的最小單元是原子,各元素都有各自的原子。原子是由更小的粒子組成的,它們是質子、中子和電子,而原子核是原子中帶正電的核心,它是由質子和中子組成的,而電子在不同軌道上圍繞原子核不停地運動。

　　二、什么是同位素？

　　同位素是指一種元素的所有原子,包含有相同的質子數,但中子數可能不同,即那些原子序數相同而原子質量數不同,也就是核里質子數相同而中子數不同,在元素周期表內占據著同一位置的那些物質。

　　三、什么是放射性同位素？

　　同位素又分為穩定同位素和放射性同位素。穩定同位素原子核的質子數、中子數以及核結構都是穩定不變的,多數原子核屬于這一類;原子核不穩定,能自發地放出射線而變成另一種核素(即改變了原子核中質子數和中子數)的同位素叫放射性同位素。有些元素的同位素雖然原子核的質子數和中子數都不會改變,但其核結構能自發地發生改變,例如核外電子能級的改變而放出電磁輻射,它們也屬于放射性同位素。放射性同位素有天然的和人工制造的兩種,天然的也要經過人工提純后才能使用。

　　四、什么是衰變和射線？

　　原子核放出射線而變成另一種核素的現象叫衰變。在這種現象中,最初那個原子核叫母體,放出射線后生成的新核素稱為子體。

　　不穩定的同位素的原子核能自發地發生變化而放出某種粒子(α、β-、β＋)或射線(γ射線)的現象稱為核衰變。核衰變不受外界因素影響,而是由放射性元素核內部能量狀態決定的。

　　放射性核素有三個重要特點,它們是:

　�、�、能自發的放出射線,與此同時衰變成別的核素。射線一般有α、β、γ三種,有時又依此稱為甲種射線、乙種射線、丙種射線。一種核素衰變時,不一定都能放出這三種射線。質量較輕的同位素一般只放出β、γ射線,質量較重的放射性同位素,多數能放出α射線。

　　α射線穿透能力很弱,一張紙便可擋住。但其能量容易傳遞給物質,所以要特別注意防止放出這類射線的放射性物質進入體內。

　　β射線就是高速運動的電子,穿透能力比α射線強,但不太厚的鋁片便可以把它擋住。

　　γ射線是不帶電的中性粒子,靜止質量等于零,習慣上也稱光子。γ射線與物質相互作用時,同帶電粒子與物質的相互作用情況不大相同。γ射線不能使物質直接電離和激發,也沒有射程的慨念。它與物質作用有三種主要的形式,即:較低能量的γ射線,在物質中主要產生光電效應;中等能量時,主要產生康普頓效應;能量較高時,主要是電子對效應。

　　γ射線與物質相互作用時發生的任何一種效應,都會產生次級電子,次級電子從γ射線中獲取能量的多少,取決于相互作用的形式和γ射線的能量及吸收介質的種類。γ射線在上述三種形式的作用過程中逐漸被吸收或變成另一種能量較小的光子。

　�、�、有一定的半衰期(半衰期記作T^_1/2)。某種放射性核素放射出一種或一種以上射線并衰變為別的核素的過程中,其放射性活度(單位時間內發生的核衰變數)不斷減小。一定數量的某放射性核素的原子數由衰減到它的初始值的一半所需的時間長度稱為該放射性核素的半衰期。半衰期是放射性核素的一個特征常數,不隨外界條件和元素的物理化學狀態的不同而改變。不同的放射性核素半衰期長短差別很大,長的可達幾十億年,如釷-232為140億年;短的在百分之一秒以下,如釙-212僅為3.0×10^-7秒,即一千萬分之三秒。

　　㈢、放射性原子核數目的減少服從指數規律。

　　五、射線的發生

　　天然放射性物的衰變過程釋放出帶電電離粒子、不帶電電離粒子或由兩者混合的任何輻射的射線。射線在此指電離輻射，是通常所說的帶電電離粒子，如電子、質子、及粒子等，它們具有足夠大的功能，以致由碰撞產生電離；那些能使物質釋放出帶電電離粒子或引起核變化的不帶電粒子，如中子、光子等，稱為不帶電電離粒子。下面僅簡要認識X射線、γ射線。

　�、�、X射線

　　⑴、X射線的產生：在工業上是由特制的X射線管產生的。它是波長比較短的電磁波（波長約為10-8-10-10cm）。

　�、�、白色X射線（連續X射線）與標識X射線（特性X射線）

　　白色X射線指波長在一定范圍內連續變化的X射線（既波長是由多種波長組成的）。

　　標識X射線指波長相對單一的X射線。

　　在應用技術上，用來鑒別元素和進行物質的化學成份的定性、定量分析采用

　　標識X射線。而射線探傷一般應用的是連續X射線。

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　�、�、γ射線的產生：γ射線是從某些放射性物質（例如：鈷、釷、鈾、鐳、銥、銫等放射性物質）原子核里放射出來的；原子核從能量較高的狀態躍遷到能量較低的狀態時,放出γ射線。此外，基本粒子湮沒、帶電粒子的韌致輻射及原子核衰變過程，都能產生γ射線。既：產生γ射線的方式很多，主要有放射性同位素衰變、韌致輻射、核反應、核裂變等，因而就有式樣不同的同位素。就γ輻射裝置來看，目前大多采用放射性同位素γ源。同位素發射的γ射線，是放射性核衰變的伴隨輻射。γ射線是波長極短的電磁波，通常它的波長在10^-9-10^-10　cm，

　　它的速度和光速一樣。它的穿透能力較強，能穿透300mm的鋼板。

　�、�、γ輻射源（同位素γ源簡稱為γ源）的選用。不同使用場合，對γ射線源要求是不一樣的，應滿足于壽命長、安全性能好、自吸收小，比放射性高、經濟，貨源充足等條件。在核物理實驗、同位素儀器儀表、γ探傷、γ治療機、γ照相、X熒光分析等等各個方面都需要使用γ輻射源。

　　六、什么是放射性活度、照射量、吸收劑量、劑量當量？

　�、�、放射性活度:放射性活度是在單位時間內發生核衰變的數目,即衰變率,用符號A表示。

　　㈡、照射量:是描述Χ射線或γ射線在單位體積元內的單位質量空氣中,產生多少電離的一個量。它并不反映空氣或其它介質吸收能量情況。

　　1R的照射量相當于空氣中8.69×10^-3Gy的吸收劑量,相當于在組織中的吸收劑量為9.6×10^-3Gy。

　　㈢、吸收劑量:它適用于各種類型的輻射和任何介質,也適用于內、外照射。它的定義是:單位質量被照物質平均吸收的輻射能量。它的物理意義是:電離輻射與物質相互作用時,單位質量的物質中吸收電離輻射能量多少的一個輻射量,也就是粒子授予單位質量物質的能量多少。

　�、�、劑量當量:研究證明,某一吸收量的生物效應,是與輻射的種類以及照射條件有關的。就是說,僅知道人體接受的吸收劑量,還不能說明人體受到多大傷害,因此引用了劑量當量來修正。劑量當量H定義為:吸收劑量和其它必要的修正因數的乘積,用下式表示:

　　H=DQN    D是吸收劑量、Q是輻射線質系數(也稱品質因數)、N是其它修正系數,目前ICRU(國際輻射單位和測量委員會)指定N=1

　　各種輻射類型的Q值

 

　　各單位之間的關系

　　西弗（又譯希沃特，英文Sievert‎，縮寫Sv）是一個國際單位制導出單位，用來衡量輻射對生物組織的傷害（劑量當量）。得名于瑞典生物物理學家Rolf Maximilian Sievert。

　　定義為1西弗=1焦耳（輻射能量）/公斤。舊時劑量當量還用雷姆單位（又稱人體倫琴當量，英文Röntgen equivalent man‎或rem）衡量，1雷姆=0.01西弗。

　　此外，人體所受的輻射劑量，是以輻射場的強度與曝露時間的相乘積計算。故一般表示輻射強度，其單位有(微西弗／小時)及(毫西弗／年)二個。不要弄錯單位，因為【毫西弗】是【微西弗】的千倍，而一年有8760小時，所以: 【微西弗】是與【每小時】搭配，而【毫西弗】與【每年】搭配才相符合。

 

　　七、輻射對人體有什么影響？

　　人體所受的輻射照射分為內照射和外照射兩類。進入人體的輻射源對人體產生的照射稱為內照射;而處在體外的輻射源對人體產生的照射稱為外照射。

　　不論是內照射還是外照射對人體健康都可能產生一定的影響。

　　㈠、輻射效應分類和輻射損傷機理。

　　人體受到電離輻射照射后,輻射對人體產生的效應可以出現在受照射者本人或他的后裔身上。出現在受照射者本人身上的稱為軀體效應;出現在受照射者后裔身上的稱為遺傳效應。

　　國際放射防護委員會在第26號出版物中又將這些效應分成隨機性效應和確定性效應(非隨機性效應)二類。隨機性效應是指發生幾率(不是嚴重程度)與劑量大小無關的效應,這種效應不存在劑量的閾值。確定性性效應是指嚴重程度隨劑量而變化的效應,這種效應存在著劑量的閾值,低于這個閾值不會見到有害效應。

　　遺傳效應和軀體效應中癌的發生都是隨機性效應。為了防護目的,假定了在低水平照射下,隨機性效應的發生率和劑量有著線性無閾的關系,即發生率和劑量成正比,也就是說即使很小的劑量也有可能使人體受到損害,只是發生的幾率是很微小的。

　　確定性性效應表現為機體機能的改變,例如形成白內障、皮膚的良性損傷、

　　骨髓中細胞的減少、生育能力的減退、血管或結締組織的損傷等, 但這些效應不會表現在后裔身上,所以不屬遺傳效應。確定性效應的嚴重程度(疾患嚴重程度)取決于劑量的大小,即只有在機體接受的劑量超過一定的閾值時才能發生。例如:引起影響視力的眼晶體混濁的閾劑量當量不會低于1500雷姆(15希沃特即15Gy),可引起有損美容的皮膚閾劑量是幾個星期或幾個月內,局部吸收劑量為20戈瑞(20Gy即2000拉德)。

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　　電離輻射引起上述這些效應的機理較為復雜,目前尚未完全研究清楚。但研究認為:人體細胞中含有大量水分,電離輻射可使水分子電離,電離形成自由基(H,OH)和過氧化氫等毒物,自由基的化學性質極活潑,過氧化氫為強的氧化劑,它們與細胞中的硫氫基及其它重要化合物發生反應,造成細胞損傷。大量的研究還證明,電離輻射還可以直接使細胞中的染色體或其它重要成分斷裂,從而造成非正常細胞的出現。如果損傷的細胞是體細胞,則表現出軀體效應;如果損傷的是生殖細胞,則輻射效應表現在受照者的后代身上,為遺傳效應。

　�、妗�劑量與效應的關系。

　　非隨機性的軀體效應存在著閾劑量。即當受照射劑量超過一個閾值時引起急性損傷的一些效應,受照射者身上會出現一些相應的癥狀。

　　下表給出了一次全身受到較大劑量的照射后能引起的癥狀:

　　一次全身受到大劑量的照射后能引起的癥狀

　　意的是:以倫琴為單位的照射量只能用來描述X射線和γ射線對空氣的效應,以拉德(rad)或戈瑞(Gy)為單位的吸收劑量則適用于任何輻射類型(α、β、γ、Χ等)和介質。以雷姆或希沃特為單位的劑量當量則是反映對人體生物效應的量。

 

　　這里必須強調的是:這些劑量是一次(例如一天左右)給予全身時才有上表所列的效應,分幾次或局部受照射時效應會完全不一樣。許多因素,如射線的種類、受照射的總劑量、劑量率、照射方式(照射面積和部位)、機體生理狀態(年齡和健康狀況)及受照后的醫療條件等,都能直接影響損傷的嚴重程度和發生幾率。但主要因素是受照射總劑量、劑量率和照射方式。

 

　　在受照射總劑量相同而劑量率和照射方式不同時,損傷程度就不會相同。例如,一次(一天內)全身接受了300倫(R,相當在組織中吸收劑量為2.88Gy,下同)的照射大部分人會出現不同癥狀,有的很嚴重,少數人可能死亡。但如果300倫是在5年內均勻的逐漸照射,則可能不會出現輻射引起的非隨機性損傷。再從照射方式看:如果這300倫雖然是一次給予,但受照部位僅是手或腳,則可能看不出非隨機性明顯損傷;如果用300倫照射頭部,則損傷就相當嚴重。

 

　　而小劑量照射引起的軀體損傷,是可以恢復健康的,在一般情況下主要依靠機體自身的修復作用即可恢復健康。

 

　　八、日常生活中人類是否時刻受到輻射照射？

 

　　在日常生活中人類時刻受到輻射照射,人類的歷史就是處在輻射照射下生存和發展的。一方面人類要受到天然輻射源的照射,它稱為天然本底照射,當然,這種照射水平比較低。一方面要受到人工輻射源的照射。無論是自然界中的輻射,還是人類在生產和應用輻射源時均可對人體產生一定的影響,影響程度取決于吸收的輻射總量和所接受的劑量當量。

 

　　㈠、天然本底照射

 

　　1、宇宙射線:它分為初級宇宙射線和次級宇宙射線。

 

　　初級宇宙射線:它來源于銀河宇宙射線、初級太陽宇宙射線和赤道上空的輻射帶。它們是看不見、聞不著、聽不到的,能量很高,主要是由原子、α粒子和電子等高速粒子組成的。

 

　　初級宇宙射線是對人類有潛在危險的太空輻射。人類和生物由于受到大氣層、電離層和磁層的保護而免受它的直接照射。

 

　　初級宇宙射線闖入大氣層后,與大氣層中的氮、氧等多種元素的原子核發生核反應,釋放出許多次級原子、中子,就構成了次級宇宙射線。當初級宇宙射線的能量達10¹²—10¹³MeV(兆電子伏特)時,可產生數萬億的電子、質子和中子等。這些粒子可輻射到地球,使人類可能受到直接照射。宇宙射線中的中子與大氣層的氮發生相互作用時,產生一種非常重要的放射性核素¹⁴C,其反應為¹⁴N(n,p)¹⁴C,¹⁴C的半衰期為5692a(年)它將擴散到低層大氣中,并在那里被生物吸收。

 

　　宇宙射線的強度隨海撥高度增加而增大。

 

　　2、地球上的輻射源:這些輻射源來自土壤、巖石等,其中存在著的鐳、釷、鈾及它們的子體產物等放射性元素會不斷地轉移到空氣、水和食物中。這些放射性元素的濃度與地理位置和地質構造關系密切,有些地區,如印度喀拉拉邦和馬都拉斯邦的獨居石地質構造地區就屬于高本底地區,那里的劑量率高達1300mrem(13mSv)/a。當然,