放射性核素（具放射性的化學(xué)元素）

放射性核素（具放射性的化學(xué)元素）

放射性核素 （具放射性的化學(xué)元素） 次瀏覽 | 2022.08.25 13:29:37 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 放射性核素具放射性的化學(xué)元素

放射性核素也叫不穩(wěn)定核素（有時被稱為放射性同位素），是具有過剩的核能從而導(dǎo)致其不穩(wěn)定的一類原子。這些過剩的能量可以自發(fā)從原子核中產(chǎn)生或發(fā)射出新的射線（伽瑪輻射）或新的粒子（α粒子或β粒子），也可以傳遞給原子中的電子，將其發(fā)射出去（內(nèi)轉(zhuǎn)換電子）。

中文名

放射性核素

外文名

radionuclide；radioactive nuclide

定義

具有放射性的核素

領(lǐng)域

物理、醫(yī)學(xué)

放射性核素

放射性核素，也叫不穩(wěn)定核素，是相對于穩(wěn)定核素來說的。它是指不穩(wěn)定的原子核，能自發(fā)地放出射線（如α射線、β射線等），通過衰變形成穩(wěn)定的核素。衰變時放出的能量稱為衰變能，衰變到原始數(shù)目一半所需要的時間成為衰變半衰期，其范圍很廣，分布在10年到10秒之間。

核素的放射性是由法國物理學(xué)家貝克勒爾于1896年在研究物質(zhì)的熒光時發(fā)現(xiàn)的。自然界存在許多種放射性衰變。衰變后中子或質(zhì)子的數(shù)量不同，因此大多衰變后產(chǎn)生了新的元素。最常見的衰變是α衰變、β衰變、γ衰變。這三種衰變中，原子核分別放出α粒子（氦原子核，見圖1）、β粒子（電子，見圖2）和γ射線（高能光子）。此外，還有電子俘獲、自發(fā)裂變、質(zhì)子發(fā)射、集團(tuán)發(fā)射等衰變種類。

α粒子是帶電粒子，其穿透力最小，一張紙可擋住。β粒子次之，可由鋁屏蔽。伽瑪射線穿透力強(qiáng)，必須使用比較后的材料阻擋，例如一層非常厚的鉛。

放射性核素分類

穩(wěn)定的核素，核內(nèi)的質(zhì)子和中子數(shù)近似相同，分布在核素圖（見圖3）的狹長范圍內(nèi)，被稱為β穩(wěn)定線。處于穩(wěn)定線左側(cè)的放射性核素稱為豐質(zhì)子核素，處于穩(wěn)定線右側(cè)的放射性核素ch稱eng為豐中子核素。如果繼續(xù)遠(yuǎn)離穩(wěn)定線，原子核會因?yàn)闊o法束縛住更多的中子或質(zhì)子而產(chǎn)生破裂，這個極限被稱為質(zhì)子或中子滴線。靠近質(zhì)子或中子滴線的核素，由于距離穩(wěn)定線較遠(yuǎn)，又被稱為遠(yuǎn)離核素。距離穩(wěn)定線越遠(yuǎn)的核素，衰變半衰期越短。

相同質(zhì)子數(shù)（又稱原子序數(shù)）Z，中子數(shù)N不同的核素，稱為同位素，相同質(zhì)子數(shù)的同位素因其化學(xué)性質(zhì)相同又統(tǒng)稱元素；相同中子數(shù)N，質(zhì)子數(shù)Z不同的核素，稱為同中子素；相同質(zhì)量數(shù)A（A=Z+N），質(zhì)子數(shù)Z不同的核素，稱為同量異位素。

原子核的穩(wěn)定性有其規(guī)律。由于核力的原因，原子核的質(zhì)子和中子數(shù)在2、8、20、28、50和82等數(shù)值時最為穩(wěn)定，稱為幻數(shù)。質(zhì)子數(shù)處于幻數(shù)的穩(wěn)定同位素的個數(shù)最多。處于幻數(shù)的穩(wěn)定或放射性核素，相對來說，最不易通過核反應(yīng)或衰變變成其他核素。

放射性核素相關(guān)物理研究

處于遠(yuǎn)離穩(wěn)定線的放射性核素，由于其質(zhì)子和中子數(shù)目差異很大，呈現(xiàn)出與穩(wěn)定核素不同的的新規(guī)律，因而成為當(dāng)今核物理研究的前沿。這些新規(guī)律包括原子核存在彌散的邊緣、奇異的衰變現(xiàn)象（如雙質(zhì)子或中子發(fā)射）和幻數(shù)的變化甚至消失等。這些新的規(guī)律和性質(zhì)，也可以應(yīng)用到核天體物理研究中。

另一個研究前沿是超重元素的合成。科學(xué)家通過兩個重原子核利用加速器相撞，從其中挑選出來最高質(zhì)子數(shù)的穩(wěn)定或放射性核素，從而突破了天然核素的疆界。自然界最重的核素的質(zhì)子數(shù)為92個，而科學(xué)家已經(jīng)人工合成到質(zhì)子數(shù)為118的超重元素。可以預(yù)見，在將來如果可以合成穩(wěn)定的超重元素，將使人類找到更多的合成新材料的途徑。

天然放射性核素

天然地，地球上有28種化學(xué)元素具有放射性，其中有34種放射性同位素是在太陽系形成前就存在的，長壽命的如鈾和釷，短壽命的像鐳及氡，稱為天然放射性。

地球上放射性的來源是原初核合成和其后的各種核燃燒過程的殘留物。長壽命的放射性核素存在在自然界巖石中，宇宙射線也會形成自然界中少量的放射性核素。在地殼中核素的衰變對地球內(nèi)部的熱量產(chǎn)生有一定貢獻(xiàn)。

放射源

放射源是把放射性核素，依照使用量制成片狀或柱狀的封閉題，便于使用。根據(jù)放射性的不同，分為α、β、γ源。中子源可以通過重核素的自發(fā)裂變（如 Cf-252中子源）或α源與吸收α粒子釋放中子的材料（如 Am-Be 中子源）制成。

放射性核素應(yīng)用

穩(wěn)定或極長壽命的核素只有不到300個。隨著科學(xué)的發(fā)展，放射性同位素更多通過加速器或反應(yīng)堆通過核反應(yīng)合成，已知的放射性核素大約2000多種，理論預(yù)言滴線內(nèi)存在8000種以上放射性核素，稱為人工放射性。

目前，大約有200種以上的放射性核素在社會生活的各個方面具有廣泛的應(yīng)用。其應(yīng)用主要是通過放射源來實(shí)現(xiàn)的。

應(yīng)用范圍包括：醫(yī)學(xué)：癌癥放療、放射性藥物顯影；工業(yè)：產(chǎn)品測厚、材料輻照改性等；生活：火災(zāi)報(bào)警；考古和環(huán)境：放射性定年、污染來源檢測等；航天和深海探測：同位素電池、同位素?zé)嵩吹取?/p>

例如，同位素電池是利用放射性同位素的衰變，如 Pu-238的α衰變產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過熱電轉(zhuǎn)化，形成電能的裝置，在沒有太陽光照的環(huán)境，如月夜，是非常好的供能裝置。

放射性核素檢查

radionuclide examination

利用放射性核素及其標(biāo)記化合物對疾病進(jìn)行診斷和研究的一類方法。20世紀(jì)50年代以后迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)重要診斷技術(shù)之一。

分類 主要有三大類。

①臟器功能測定。將放射性藥物引入人體，用放射性探測儀器在體表測得放射性在臟器中隨時間的變化，通過計(jì)算機(jī)對此時間 - 放射性曲線進(jìn)行分析，獲得定量參數(shù)用于評估臟器功能和診斷疾病。本法簡便價(jià)廉，最常用的有腎功能測定和心功能測定。

②競爭放射分析。利用競爭結(jié)合的原理，將特異的免疫反應(yīng)或受體配基反應(yīng)與靈敏的放射性測量技術(shù)結(jié)合起來形成的一種超微量分析方法。此法已可測定血、尿、各種體液和組織內(nèi)的 300 多種激素，某些腫瘤和病毒的相關(guān)抗原、藥物、受體等的含量，最小檢出值一般可達(dá)納克（ng）至皮克(pg)水平（10-9～10-12克）， 有的已接近飛克 （fg） (10 -15克)，較一般生物化學(xué)分析的靈敏度提高 4 倍至百萬倍。因此本法已成為內(nèi)分泌疾病診斷和研究、藥物血濃度監(jiān)測、某些腫瘤和傳染病的診斷分型和受體研究的重要手段，應(yīng)用廣泛。

③放射性核素顯像。將放射性藥物引入體內(nèi)后，以臟器內(nèi)、外或正常組織與病變之間對放射性藥物攝取的差別為基礎(chǔ)，利用顯像儀器獲得臟器或病變的影像。常用的顯像儀器為γ照相機(jī)和發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層照相機(jī)（ ECT ），后者又分為正電子類型的 PECT 和單光子類型的SPECT。按顯像的方式分為靜態(tài)和動態(tài)顯像兩種。由于病變部位攝取放射性藥物的量和速度與它們的血流量、功能狀態(tài)、代謝率或受體密度等密切相關(guān)，因此所得影像不僅可以顯示它們的位置和形態(tài) ，更重要的是可以反映它們的上述種種狀況（可以統(tǒng)稱為功能狀況），故實(shí)為一種功能性顯像。

競爭放射分析無需將放射性物質(zhì)引入體內(nèi)。臟器功能測定和放射性核素顯像需將放射性藥物引入體內(nèi)，但其量極微，加上現(xiàn)在所用放射性核素的半衰期都較短，一次檢查所致人體的輻射吸收劑量很低，一般皆低于常規(guī)的 X 線檢查，所以是安全的。

內(nèi)容

放射性核素檢查的主要內(nèi)容有：①心血管系統(tǒng) 。主要有心肌顯像和心功能測定。②神經(jīng)系統(tǒng)。主要有局部腦血流（ γCBF ）斷層顯像、局部腦葡萄糖代謝顯像和神經(jīng)受體顯像。③腫瘤顯像。主要有放射免疫顯像（ RII ）、其他特異性親腫瘤顯像、 67Ga 顯像、骨轉(zhuǎn)移灶顯像和淋巴顯像 。④消化系統(tǒng)。主要有肝血管瘤顯像、肝膽顯像、異位胃粘膜顯像和活動性消化道出血顯像。⑤呼吸系統(tǒng)。主要用于早期診斷發(fā)病2～3日內(nèi)的肺栓塞。⑥泌尿系統(tǒng)。主要有泌尿系動態(tài)顯像。利用 99mTc-DMSA 可以顯示腎實(shí)質(zhì)影像，能靈敏地發(fā)現(xiàn)腎臟瘢痕。此外，放射性核素顯像還可用于內(nèi)分泌系統(tǒng) 、骨骼系統(tǒng)和血液系統(tǒng)疾病的診斷。

醫(yī)學(xué)應(yīng)用

radionuclide examination

利用放射性核素及其標(biāo)記化合物對疾病進(jìn)行診斷和研究的一類方法。20世紀(jì)50年代以后迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)重要診斷技術(shù)之一。

分類：主要有三大類。

臟器功能測定

將放射性引入人體，用放射性探測儀器在體表測得放射性在臟器中隨時間的變化，通過計(jì)算機(jī)對此時間 - 放射性曲線進(jìn)行分析，獲得定量參數(shù)用于評估臟器功能和診斷疾病。本法簡便價(jià)廉，最常用的有腎功能測定和心功能測定。

競爭放射分析

利用競爭結(jié)合的原理，將特異的免疫反應(yīng)或受體配基反應(yīng)與靈敏的放射性測量技術(shù)結(jié)合起來形成的一種超微量分析方法。此法已可測定血、尿、各種體液和組織內(nèi)的 300 多種激素，某些腫瘤和病毒的相關(guān)抗原、藥物、受體等的含量，最小檢出值一般可達(dá)納克（ng）至皮克(pg)水平（10-9～10-12克）， 有的已接近飛克 （fg） (10 -15克)，較一般生物化學(xué)分析的靈敏度提高 4 倍至百萬倍。因此本法已成為內(nèi)分泌疾病診斷和研究、藥物血濃度監(jiān)測、某些腫瘤和傳染病的診斷分型和受體研究的重要手段，應(yīng)用廣泛。

放射性核素顯像

將放射性藥物引入體內(nèi)后，以臟器內(nèi)、外或正常組織與病變之間對放射性藥物攝取的差別為基礎(chǔ)，利用顯像儀器獲得臟器或病變的影像。常用的顯像儀器為γ照相機(jī)和發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層照相機(jī)（ ECT ），后者又分為正電子類型的 PECT 和單光子類型的SPECT。按顯像的方式分為靜態(tài)和動態(tài)顯像兩種。由于病變部位攝取放射性的量和速度與它們的血流量、功能狀態(tài)、代謝率或受體密度等密切相關(guān)，因此所得影像不僅可以顯示它們的位置和形態(tài) ，更重要的是可以反映它們的上述種種狀況（可以統(tǒng)稱為功能狀況），故實(shí)為一種功能性顯像。

眾所周知，絕大多數(shù)疾病的早期，在形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化之前，上述功能狀態(tài)已有改變，因此放射性核素顯像常常能比以顯示形態(tài)結(jié)構(gòu)為主的 XCT 、MRI 、 超聲檢查等較早地發(fā)現(xiàn)和診斷很多疾病。但它的空間分辨率不如上述其他醫(yī)學(xué)影像方法，清晰度較差，應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)選擇或聯(lián)合應(yīng)用各種顯像方法。

競爭放射分析無需將放射性物質(zhì)引入體內(nèi)。臟器功能測定和放射性核素顯像需將放射性藥物引入體內(nèi)，但其量極微，加上現(xiàn)在所用放射性核素的半衰期都較短，一次檢查所致人體的輻射吸收劑量很低，一般皆低于常規(guī)的 X 線檢查，所以是安全的。

參考資料