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歷史

  1907年居里夫婦及他們在巴黎的實驗室

放射性是由法國科學(xué)家亨利·貝可勒爾在1896年研究磷光材料時發(fā)現(xiàn) ，磷光材料在暴露在日光下后，在黑暗中會發(fā)光，他認(rèn)為X射線碰撞陰極射線管后發(fā)出的光和磷光有關(guān)。他將照片底片卷在黑色紙張內(nèi)．上面放置許多不同的磷光材料，一直到用鈾鹽時底片才有影像，即使底片被黑色紙張擋住內(nèi)．底片仍有黑色的感光圖像。這種輻射被稱為“貝可勒爾射線”。

后來很快就發(fā)現(xiàn)上述的感光和磷光無關(guān)．因為使用非磷光材料的鈾鹽甚至鈾金屬，也會有一樣的效果。因此推斷有一種不可見的輻射可以穿過黑色紙張，使底片感光而變黑。

一開始大家認(rèn)為這種輻射類似剛發(fā)現(xiàn)的X光。像貝可勒爾、歐內(nèi)斯特·盧瑟福、 保羅·維拉爾 （ 英語 ： Paul Villard ） 、皮埃爾·居里、瑪麗·居里等人的研究發(fā)現(xiàn)這種輻射比X光復(fù)雜。盧瑟福是第一個發(fā)現(xiàn)其衰變方式都依循著指數(shù)形式衰減。盧瑟福和他的學(xué)生弗雷德里克·索迪最早發(fā)現(xiàn)許多的衰變會造成核嬗變，會使原子變成另一種原子。 索迪-法揚斯放射位移定律 （ 英語 ： radioactive displacement law of Fajans and Soddy ） 可以描述α衰變及β衰變的產(chǎn)物。

早期的研究者也發(fā)現(xiàn)除了鈾之外，許多其他的化學(xué)元素也有放射性同位素。皮埃爾·居里、瑪麗·居里的系統(tǒng)化研究也讓他們分離出兩種新元素，分別是釙和鐳，鐳一方面具有放射性，而且化學(xué)性質(zhì)類似鋇，增加了分離的難度，居里夫人也因分離了這二種元素而獲得諾貝爾化學(xué)獎 。

放射性單位

  放射性和偵測到電離輻射之間的關(guān)系

國際單位制（SI制）的放射性活度單位為貝可勒爾（Bq），得名自科學(xué)家亨利·貝克勒，1貝可勒爾定義為一秒有一個原子衰變。

較早期放射性活度的單位為居里（Ci），定義為其一克的鐳226放射性活度?，F(xiàn)在一居里定義為每杪 3.7 × 10 個原子衰變，因此1居里(Ci) = 3.7 × 10 Bq 。在放射保護的應(yīng)用上，美國核能管理委員會允許使用居里及國際單位制單位 ，但歐盟的 歐洲測量單位指令 （ 英語 ： European units of measurement directives ） 要求在公共衛(wèi)生方面，自1985年12月31日起不能使用居里單位 。

衰變

放射性衰變通常都有一定的周期，并且一般不因物理或化學(xué)環(huán)境而改變，這也就是放射性可用于確定年代的原因。由于一個原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預(yù)知何時會發(fā)生，因此會以概率來表示。假設(shè)每顆原子衰變的概率大致相同，例如半衰期為一小時的原子，一小時后其未衰變的原子會剩下原來的二分之一，兩小時后會是四分之一，三小時后會是八分之一。

原子的某些衰變會產(chǎn)生出另一種元素，并會放出α粒子、β粒子或中微子，在發(fā)生衰變后，該原子也會釋出伽馬射線。衰變后的實物粒子靜止質(zhì)量的總合會少于衰變前實物粒子靜止質(zhì)量的總和，根據(jù)質(zhì)能方程，能量可以表現(xiàn)出質(zhì)量。當(dāng)物體的能量增加E，其質(zhì)量則增加E/C2，當(dāng)物體的能量減少E，其質(zhì)量也減少E/C2，如果一個原子核衰變后放出實物粒子，假設(shè)該原子核在衰變前相對于某一慣性參照物靜止，衰變后的新原子核和所放出的實物粒子相對于該慣性參照物運動，即對于該慣性參照物而言，新原子核和所放出的實物粒子具有動能，當(dāng)新原子核或所放出的實物粒子與其他粒子發(fā)生碰撞，它便會失去能量。因此，衰變前和衰變后質(zhì)量和能量都是守恒的，粒子的靜止質(zhì)量則不守恒。如果該原子核放出光子，同樣的，光子也具有質(zhì)量，但沒有靜止質(zhì)量。通常衰變所產(chǎn)生的產(chǎn)物多也是帶放射性，因此會有一連串的衰變過程，直至該原子衰變至一穩(wěn)定的同位素。

發(fā)生核衰變的放射性元素有的是在自然界現(xiàn)的天然放射性同位素，如碳14，但其衰變只會經(jīng)過一次β衰變轉(zhuǎn)為氮14原子，并不會一連串地發(fā)生。也有很多是經(jīng)過粒子對撞等方法人工制造的元素。

衰變類型

放射性原子核能以許多不同的形式進(jìn)行衰變以使自身達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。下表中總結(jié)了主要的幾種衰變類型。一個質(zhì)量數(shù)為 A 、原子序數(shù)為 Z 的原子核在表中描述為（ A , Z ），“子核”一欄以這種描述方式指出母核衰變后產(chǎn)生的子核與母核的不同。例如，（ A ? 1， Z + 1）意為“子核質(zhì)量數(shù)比母核少1（少一個核子），而原子序數(shù)比母核多1（多一個質(zhì)子）”。

天然輻射的來源

宇宙射線：初級宇宙射線是宇宙空間射到地球大氣層的高能輻射，主要成分為質(zhì)子（83～89%）、α粒子（10～15%）、原子序Z≥3的輕核和高能電子（1～2%），這種射線能量可達(dá)10 MeV以上。次級宇宙射線是初級射線進(jìn)入大氣層后與空氣中的原子核相互碰撞，引發(fā)一系列其他粒子，這些粒子自身轉(zhuǎn)變或與周圍物質(zhì)發(fā)生作用；在海平面上觀察的初級射線由介子（約70%）、核子、電子組成。

天然放射性核素：多數(shù)在地球起源時就存在于地殼中，經(jīng)長久的地質(zhì)年代，母、子體之間達(dá)到平衡，建立放射性核素系列，鈾系（ U為母體）、錒系（ U為母體）、釷系（ Th為母體），這些母體有極長的半衰期，系列中含有放射性氣體Rn核素，末端都是穩(wěn)定的Pb核素。

自然界中單獨存在的核素：約有20種，如存在于人體中的 K，有極長的半衰期，最長者為 Bi，大于2×10 ，而 K是最短的；另一個特點是強度極弱。

人工輻射的用途

  α粒子的穿透力最小，一張紙可擋住。β粒子可由鋁屏蔽。伽瑪射線穿透力強，必須使用實質(zhì)性的障礙，例如一層非常厚的鉛，但仍然未能完全阻擋 。

醫(yī)學(xué) ：X光檢查、癌癥化療

礦業(yè) ：放射性選礦

工業(yè) ：核能發(fā)電、探測焊接點和金屬鑄件的裂縫、工業(yè)生產(chǎn)線上的自動品質(zhì)控制系統(tǒng)、量度電鍍薄膜的厚度、消除靜電

農(nóng)業(yè) ：知道肥料的吸收及流失

考古 ：鑒定古物所屬的年代（放射性定年法）

其他 ：大氣核試爆、夜光手表、煙火感應(yīng)器、螢光指示牌、藝術(shù)品

放射性核素的起源

地球上放射性的 原始核素 （ 英語 ： primordial nuclide ） 是在太陽系形成前，超新星核合成時的爆炸殘留物。這些核素是半衰期長的核素，在恒星吸積時留在星云中直到現(xiàn)在，自然界在巖石中．半衰期短的 放射生成核素 （ 英語 ： radiogenic radionuclide ） 是由這些原始核素衰變而成。 宇宙射線核素 （ 英語 ： Cosmogenic nuclide ） 也會造成自然界中少量的放射性核素。這些地幔及地殼巖石中核素的衰變對 地球內(nèi)部的熱量平衡 （ 英語 ： Earth"s internal heat budget ） 有顯著的貢獻(xiàn)。

相關(guān)的警告標(biāo)志

三葉形符號警告有電離輻射

2007 針對IAEA1-3級的ISO輻射危險符號，可能會造成死亡或嚴(yán)重傷害的放射源

輻射物質(zhì)的危險物質(zhì)運送標(biāo)志（II 級黃放射性物質(zhì)）

參見

核裂變

核聚變

核能

伽馬射線

人工合成元素

背景輻射

切爾諾貝利核事故

衰變鏈

半衰期

核放射事故列表 （ 英語 ： Lists of nuclear disasters and radioactive incidents ）

核工程

核醫(yī)學(xué)

原子核物理學(xué)

核子動力

泊松過程

輻射

放射線療法

放射性污染

放射性定年法

放射性同位素

希沃特積分

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