人教版物理选修2-3课件：5.3放射性同位素的应用-(共43页).ppt

1、知识回顾伦琴夫人手指的伦琴夫人手指的X光照片光照片 伦琴发现了伦琴发现了X射射线，打开了一个全新线，打开了一个全新的领域，引起了许多的领域，引起了许多科学家的兴趣与关注。科学家的兴趣与关注。之后又发现了能够自之后又发现了能够自发放射出射线的元素，发放射出射线的元素，如钋和镭。如钋和镭。成分成分速度速度贯穿能力贯穿能力电离能力电离能力射线射线 氦原子核氦原子核1/10光速光速弱弱很容易很容易射线射线高速高速电子流电子流接近光速接近光速较强较强较弱较弱射线射线高能量高能量电磁波电磁波光速光速很强很强更小更小 放射性物质放射出的射线一共有三种：放射性物质放射出的射线一共有三种：射线、射线、射线、射线

2、、射线射线。 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的要的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期。 但是天然放射性元素的半衰期都比较长，但是天然放射性元素的半衰期都比较长，所以在实际应用中，很多应用的是人造放射性所以在实际应用中，很多应用的是人造放射性同位素，例如放射性失踪技术和医疗技术。同位素，例如放射性失踪技术和医疗技术。 考古学家用半衰期很长的放射性同位素碳考古学家用半衰期很长的放射性同位素碳14来作为时钟，来测量考古发掘物所经历的漫来作为时钟，来测量考古发掘物所经历的漫长时间，即，长时间，即，碳碳14鉴年技术鉴年技术。导入新课 既然我们

3、了解了同位素，那么我既然我们了解了同位素，那么我们赶紧看看它们有什么应用吧！们赶紧看看它们有什么应用吧！第三节第三节教学目标1、知识与能力、知识与能力了解放射性同位素应用的几个方面。了解放射性同位素应用的几个方面。理解放射性同位素各方面应用的原理。理解放射性同位素各方面应用的原理。对于每个应用能对于每个应用能举例说明。举例说明。2、过程与方法、过程与方法了解放射线示踪的原理，能列举它在了解放射线示踪的原理，能列举它在各方面的应用。各方面的应用。知道射线探伤和测厚技术原理及应用。知道射线探伤和测厚技术原理及应用。初步了解射线治疗的原理，知道放射初步了解射线治疗的原理，知道放射线治疗的三种方式。线

4、治疗的三种方式。初步了解射线育种、保存的原理。初步了解射线育种、保存的原理。了解射线电离技术应用实例。了解射线电离技术应用实例。3、情感态度与价值观、情感态度与价值观能够联系实际应用，帮助理解原理。能够联系实际应用，帮助理解原理。学会从实际生活中学习知识。学会从实际生活中学习知识。教学重难点1、重点、重点2、难点、难点掌握放射性同位素的应用。掌握放射性同位素的应用。了解每个应用的原理。了解每个应用的原理。每个应用的原理。每个应用的原理。本节导航1、放射线示踪、放射线示踪2、射线探伤和测厚、射线探伤和测厚3、射线治疗、射线治疗4、射线育种和消毒、射线育种和消毒5、射线电离技术、射线电离技术 有些

5、同位素具有放射性，叫做有些同位素具有放射性，叫做放射性放射性同位素同位素。天然存在的放射性同位素不过十几。天然存在的放射性同位素不过十几种。现在，用人工方法得到的放射性同位素种。现在，用人工方法得到的放射性同位素已达已达1000多种。多种。 放射性同位素技术已经广泛应放射性同位素技术已经广泛应用于国民经济的许多领域，在工业、用于国民经济的许多领域，在工业、农业、医学、资源环境、军事科研农业、医学、资源环境、军事科研诸多领域的应用已获得了显着的经诸多领域的应用已获得了显着的经济效益、社会效益、环境效益，是济效益、社会效益、环境效益，是核能利用的一个重要方面。核能利用的一个重要方面。 想一想想一想

6、 为什么人造放射性同位为什么人造放射性同位素应用比天然放射性物质应素应用比天然放射性物质应用广泛呢？用广泛呢？ 和天然放射性物质相比，和天然放射性物质相比，人造放射性同位素人造放射性同位素的放射强度容易控制的放射强度容易控制，还可以制成各种所需的形，还可以制成各种所需的形状。特别是状。特别是它的半衰期比天然放射性物质短得多它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理。由于这些优点，所以因此放射性废料容易处理。由于这些优点，所以在生产和科研中凡是用到射线时，用的都是人造在生产和科研中凡是用到射线时，用的都是人造放射性同位素，而不是天然放射性物质。放射性同位素，而不是天然放射性物质。解

7、释一下解释一下1、放射线示踪、放射线示踪 一种放射性同位素的原子核跟这种元素其他一种放射性同位素的原子核跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子（只是中子的同位素的原子核具有相同数量的质子（只是中子的数量不同），因此核外电子的数量也相同，由此可数量不同），因此核外电子的数量也相同，由此可知，知，一种原子的各种同位素都有相同的化学性质一种原子的各种同位素都有相同的化学性质。这样，我们就可以用放射性同位素来制成各种化合这样，我们就可以用放射性同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，但是却带有有化学反应，但是却带有

8、“放射性标记放射性标记”，用仪器，用仪器可以探测出来，这种原子叫做可以探测出来，这种原子叫做示踪原子示踪原子。名词解释名词解释 那么，通过放射性探测仪检测上述示踪原那么，通过放射性探测仪检测上述示踪原子所在的位置、强度和停留时间的技术叫做子所在的位置、强度和停留时间的技术叫做放放射性示踪技术射性示踪技术。 下面我们来看一下放射性示踪技术在下面我们来看一下放射性示踪技术在农业农业技术、医疗技术技术、医疗技术和和工业技术工业技术中的广泛应用。中的广泛应用。 农业技术农业技术 用放射性同位素制成肥料和农药，利用探测用放射性同位素制成肥料和农药，利用探测器可以了解农作物对肥料和农药的吸收部位、吸器可以

9、了解农作物对肥料和农药的吸收部位、吸收过程、吸收效率以及在做物体体内的分布。收过程、吸收效率以及在做物体体内的分布。想一想想一想 棉花在结桃、开花的时候需棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，但是什么时候的要较多的磷肥，但是什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能停吸收率最高、磷在作物体内能停留多长时间、磷在作物体内分布留多长时间、磷在作物体内分布情况如何呢？情况如何呢？ 我们知道，把磷肥喷在棉花叶子上，磷我们知道，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。那么我们可以用放射性同位肥也能被吸收。那么我们可以用放射性同位素磷素磷30制成肥料，喷洒在棉花页面上，然后制成肥料，喷洒在棉花页面上，然后每隔一定

10、时间用探测器测量棉株各部位的放每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，就能研究棉花对肥料的吸收情况。射性强度，就能研究棉花对肥料的吸收情况。棉花棉花 医疗技术医疗技术 在医疗技术上，由于人体不同组织对不同在医疗技术上，由于人体不同组织对不同元素的吸收率不同，可将用放射性同位素制成元素的吸收率不同，可将用放射性同位素制成的药物注入人体，用探测器探测示踪原子在人的药物注入人体，用探测器探测示踪原子在人体组织中的放射强度，这些数据经过电脑分析体组织中的放射强度，这些数据经过电脑分析后，病人体内的情况就转化影像显现出来，从后，病人体内的情况就转化影像显现出来，从而可以诊断它们的病变。而可以诊断

11、它们的病变。好神奇啊！好神奇啊！ 例如，人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸例如，人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后聚集在甲状腺内，给人注射碘的放射性同收后聚集在甲状腺内，给人注射碘的放射性同位素位素碘碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及，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邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器性质和功能性疾病。性质和功能性疾病。 又如，肿瘤细胞比正常细胞能吸收更多的又如，肿瘤细胞比正常细胞能吸收更多的放射性元素，由此可以诊断肿瘤形成的部位。放射性元素，由此可以诊断肿瘤形成的部位。 再如，再如，锝锝99可用来做脑部扫描，帮助医生可用来做脑部扫描，

12、帮助医生诊断脑部疾病。诊断脑部疾病。 工业技术工业技术放射新性示踪在工业技术中同样有广泛的应用。放射新性示踪在工业技术中同样有广泛的应用。 例如，将放射性同位素注入输油和输气管中，例如，将放射性同位素注入输油和输气管中，用探测器可以挖掘管道破裂和泄漏的位置，从而用探测器可以挖掘管道破裂和泄漏的位置，从而避免大规模的挖掘（如上页的图片）。避免大规模的挖掘（如上页的图片）。 又如，如果在制造内燃机汽缸活塞的材料又如，如果在制造内燃机汽缸活塞的材料中掺入放射性同位素，然后用探测器检测润滑中掺入放射性同位素，然后用探测器检测润滑油中的放射性强度，就可以了解活塞中的磨损油中的放射性强度，就可以了解活塞中

13、的磨损情况。情况。2、射线探伤和测厚、射线探伤和测厚 射线射线贯穿本领强贯穿本领强的特点可以用于探伤和的特点可以用于探伤和测厚，射线探伤和测厚技术不仅是测厚，射线探伤和测厚技术不仅是“非破坏非破坏”的，而且是无接触的。的，而且是无接触的。 射线探伤射线探伤 常用于探伤的射线常用于探伤的射线有有x光和同位素发出的光和同位素发出的射线，分别称为射线，分别称为x光探伤光探伤和和射线探伤。射线探伤。 射线探伤射线探伤 当当射线穿过或照射线穿过或照射物质时，该物质的密射物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱度越大，射线强度减弱得越多，探伤机即射线得越多，探伤机即射线能穿透过该物质的强度能穿透过该物质的强

14、度就越小。射线探伤是利就越小。射线探伤是利用射线的穿透性和直线用射线的穿透性和直线超声波探伤仪性来探伤超声波探伤仪性来探伤的方法。的方法。 射线可使照相底片感光，也可用特殊的接射线可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。收器来接收。 a、若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过、若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些。度就大些。 b、若用底片接收，则感光量就大些，就可以、若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺

15、陷垂直于射线方向的平面投影。从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影。 当用射线来照射待探超声波探伤仪伤的零部当用射线来照射待探超声波探伤仪伤的零部件时，可以分以下几种情况：件时，可以分以下几种情况： 由此可见，一般情况下，射线探伤探伤机是由此可见，一般情况下，射线探伤探伤机是不易发现裂纹的，或者说，射线探伤对裂纹是不不易发现裂纹的，或者说，射线探伤对裂纹是不敏感的。因此，敏感的。因此，射线探伤对气孔、夹渣、未焊透射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。等体积型缺陷最敏感。 c、若用其它接收器也同样可以用仪表来反、若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线

16、的透过映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。量。优点优点射线探伤仪体积小、重量轻、穿透力射线探伤仪体积小、重量轻、穿透力和耐用性强，尤其适合厚壁管接口和和耐用性强，尤其适合厚壁管接口和狭窄空间处的探伤及外作业。狭窄空间处的探伤及外作业。 射线测厚射线测厚 在制造纸张、金属在制造纸张、金属箔及轮胎等产品时，可箔及轮胎等产品时，可用射线测厚仪来控制产用射线测厚仪来控制产品的厚度。在产品的一品的厚度。在产品的一侧放置放射源，另一侧侧放置放射源，另一侧用探测器计数，并将信用探测器计数，并将信号反馈给压辊，从而控号反馈给压辊，从而控制它的压力大小。制它的压力大小。3、射线治疗、射线治疗名词解释名

17、词解释 由于肿瘤细胞比正常细胞对射线更敏感，由于肿瘤细胞比正常细胞对射线更敏感，因此可用一定剂量射线集中照射病灶部位来杀因此可用一定剂量射线集中照射病灶部位来杀灭和遏制癌细胞的增长，这就是我们通常所说灭和遏制癌细胞的增长，这就是我们通常所说的的“放疗放疗”。放疗治癌放疗治癌体内放疗体内放疗体外放疗体外放疗近距导入放疗近距导入放疗 体内放疗体内放疗是利用病灶部位对某些元素吸收较是利用病灶部位对某些元素吸收较多的特点，将放射性同位素注入体内，射线将近多的特点，将放射性同位素注入体内，射线将近距离杀灭癌细胞而不会过多损伤周边组织，常用距离杀灭癌细胞而不会过多损伤周边组织，常用这种放疗的同位素有碘这种

18、放疗的同位素有碘112、碘、碘131等。等。 体外放体外放疗疗通常用钴通常用钴60做做射线源，射线源，在体外对肿在体外对肿瘤部位集中瘤部位集中照射。照射。 近距导入放疗近距导入放疗是将射线同位素通过导管是将射线同位素通过导管直接导入肿瘤部位，使它们在十分靠近的位直接导入肿瘤部位，使它们在十分靠近的位置保持一定的浓度和时间。置保持一定的浓度和时间。 这种方式对全身这种方式对全身的辐射影响最小，例的辐射影响最小，例如：铱如：铱192能放出能放出射射线和低剂量线和低剂量辐射，辐射，它常用于乳腺和口腔它常用于乳腺和口腔肿瘤的近距离导入治肿瘤的近距离导入治疗。疗。4、射线育种和消毒、射线育种和消毒 射线

19、育种射线育种 生物体内的生物体内的DNA（脱（脱氧核糖核酸）承载着遗传氧核糖核酸）承载着遗传密码。密码。DNA在射线作用下在射线作用下可能发生突变，所以通过可能发生突变，所以通过射线照射可以使种子的遗射线照射可以使种子的遗传特性发生变异，从而培传特性发生变异，从而培养出新的遗传品质种。养出新的遗传品质种。原理原理 射线消毒射线消毒 大量的辐照也可以使某些害虫发生变异。大量的辐照也可以使某些害虫发生变异。从而抑制某些害虫的繁衍，以达到从而抑制某些害虫的繁衍，以达到灭虫灭虫目的。目的。 一定剂量的射线照射，能杀死寄生在食一定剂量的射线照射，能杀死寄生在食品表面及内部的微生物和害虫。适当剂量的照品表

20、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。这就从根本射，能抑制农畜产品的生命活动。这就从根本上上消除了食品霉烂变质消除了食品霉烂变质的根源。的根源。 利用放射性同位素发出的射线彻底灭菌，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。尤其是人是射线杀伤力的一种最直接的利用。尤其是人们经常利用射线对们经常利用射线对医疗器械进行灭菌消毒医疗器械进行灭菌消毒。 5、射线电离技术、射线电离技术 射线的电离作用除了用于射线探测技术外，射线的电离作用除了用于射线探测技术外，还用于其他方面。还用于其他方面。 例如，利用例如，利用射线射线电离作用强的特点，可电离作用

21、强的特点，可以用来以用来消除机器消除机器在运转中因摩擦而产生的在运转中因摩擦而产生的有害有害静电静电。 又如，又如，辐射式避雷针辐射式避雷针用放射源在避雷针的用放射源在避雷针的尖端附近产生大量离子，有雷电时可以加快放尖端附近产生大量离子，有雷电时可以加快放电过程。电过程。 同位素避雷针上的放射源大多是镅同位素避雷针上的放射源大多是镅-241放放射源，它放射射源，它放射射线，所产生的电离电流要比普射线，所产生的电离电流要比普通避雷针高通避雷针高10000倍以上。针上的放射性物质是倍以上。针上的放射性物质是被严格密封起来的，其发射的射线作用距离很被严格密封起来的，其发射的射线作用距离很短，对建筑物

22、下面的人没有丝毫危害，是绝对短，对建筑物下面的人没有丝毫危害，是绝对安全的。安全的。 辐射式避雷针辐射式避雷针 再如，再如，辐射式报警器辐射式报警器安装在办公室、酒店安装在办公室、酒店和工厂的天花板上，用来报告火警。和工厂的天花板上，用来报告火警。辐射式报警器辐射式报警器它的结构如下图所示。它的结构如下图所示。 探测器的盒子分两个探测器的盒子分两个小室，一个密闭的，另一小室，一个密闭的，另一个是开放的。放射源置于个是开放的。放射源置于盒的中央，它会使两室中盒的中央，它会使两室中的空气电离，相同的电压的空气电离，相同的电压加在两个小室上，两室中加在两个小室上，两室中的电流相等。的电流相等。 发生

23、火警时，烟雾发生火警时，烟雾进入开放小室，辐射源进入开放小室，辐射源使其中的离子浓度增加。使其中的离子浓度增加。两个小室的电流也失去两个小室的电流也失去平衡，电路中的警铃被平衡，电路中的警铃被触发报警。触发报警。课堂小结 放射性示踪技术放射性示踪技术在农业技术、医疗技术在农业技术、医疗技术和工业技术中有广泛应用。和工业技术中有广泛应用。 射线贯穿本领强，此特点可应用于射线贯穿本领强，此特点可应用于射射线探伤线探伤和和射线测厚射线测厚。 射线射线可用于可用于治疗治疗肿瘤，分为体内放疗、肿瘤，分为体内放疗、体外放疗、近距离导入放疗。体外放疗、近距离导入放疗。 射线射线可以用来可以用来育种育种，还可

24、以用来，还可以用来灭虫、灭虫、消毒消毒。 射线电离技术射线电离技术的应用实例：的应用实例：射线除有射线除有害静电、辐射式避雷针、辐射式烟雾报警害静电、辐射式避雷针、辐射式烟雾报警器。器。高考链接 1、（、（07年山东）在贝克勒尔发现天然放射现年山东）在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，下图象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，下图为三种射线，在同一磁场中的运动轨迹，请从三种为三种射线，在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。B1323为为射线，用于示踪原子，改良农作物射线，用于示踪原子，改良农

25、作物品种等。品种等。点拨点拨1 1为为射线，用于消除静电等。射线，用于消除静电等。2为为射线，用于金属探伤，医射线，用于金属探伤，医院中的放疗；院中的放疗；答：答：课堂练习 1、利用、利用刀治疗人体内的恶性肿瘤时，杀死刀治疗人体内的恶性肿瘤时，杀死癌细胞，对人体正常细胞伤害很小，关于癌细胞，对人体正常细胞伤害很小，关于刀说法刀说法正确的是（正确的是（ ）A.正常细胞对正常细胞对射线没反应，只有癌细胞对射线没反应，只有癌细胞对射线射线产生反应产生反应 B.由于由于刀是多数刀是多数射线从不同方向射到病灶处，射线从不同方向射到病灶处，癌细胞处受到较高能量的癌细胞处受到较高能量的射线作用，所以癌细射线

26、作用，所以癌细胞易于杀死胞易于杀死 C.癌细胞比正常细胞对癌细胞比正常细胞对射线更敏感射线更敏感 D.过量收到过量收到射线的辐射，可以致人于死射线的辐射，可以致人于死 BCD 2、在人工合成牛胰岛素的过程中掺入放射、在人工合成牛胰岛素的过程中掺入放射性碳性碳14的用途是（的用途是（ ）A.作催化剂作催化剂 B.作介质作介质C.作示踪原子作示踪原子 D.作组成元素作组成元素C 3、请写出放射性同位素的三种应用。、请写出放射性同位素的三种应用。 答：放射性示踪技术、射线探伤答：放射性示踪技术、射线探伤和测厚、射线治疗肿瘤、射线育种、和测厚、射线治疗肿瘤、射线育种、射线消毒、射线电离技术。（任选射线消毒、射线电离技术。（任选3种种即可）即可）点拨点拨教材习题解答 本节习题属于自由发挥性习题本节习题属于自由发挥性习题请同学们自己解答请同学们自己解答