核技术作业与总结.doc

核技术作业和总结

第二章 放射性核素的制备

2—1简述放射性核素的来源？
答：天然放射性核素：从自然界存在的矿石中提取。
人工放射性核素：通过核反应堆生产、加速器生产和核素发生器等通过人工干预的核反应制备。

2—2简述I—131干法生产工艺 ？
1. 生产方式：
A 一种是（n，f）法，即235U（n，f）131I，从辐照后的235U靶件中分离裂变产物131I。但提取率较低，并且从大量的裂变产物中提取裂变131I会另外产生大量的放射性废物。
B 另一种是（n，γ）法，即以单质碲或碲的各种化合物为原料，入堆辐照后，碲经过130Te（n，γ）131Te和β-衰变生成131I，再将131I从靶材料中分离出来。
2. 干法生产装置
干法生产装置主要包括加热蒸馏、碱液吸收、废气处理三部分组成。
① 加热蒸馏装置　由管式加热电炉（带温度控制仪）、纯化加热炉、石英舟皿、石英加热管组成。
② 碱液吸收装置　由两级碱液吸收柱组成。第一级吸收柱容积50mL，第二级吸收柱容积250mL。
③ 废气处理装置　废物处理装置由三级强碱液洗涤塔组成，每级洗涤塔容积1000mL,碱液浓度为5.0mol·L-1NaOH。除此之外，操作的工作箱或热室需配置除碘过滤器。

2—3制备加速器用固体靶件时应该注意什么？
（1）靶子物的选择和处理 ：A 选择适合的靶子物化学形态：靶子元素含量尽量高、靶子元素的化学纯度要高、靶子物辐照后易于处理并转化为所需的化学形态、堆内辐照时靶件的稳定性（化学稳定性、热稳定性、辐照稳定性）好。 B 尽可能采用高丰度的靶子元素作为靶子物：如采用天然或低丰度的靶子元素作靶 ,某些核素要发生两次中子俘获才能生产。
（2）靶子物的结构设计及制备：靶件的结构设计包括靶筒结构设计、靶芯的结构（靶子物的形态）及其在靶筒内的分布方式设计。靶件需要根据反应堆所能提供的辐照孔道的参数（孔道尺寸、中子类型及中子注量率分布）、靶件装量及发热量、靶件辐照管道冷却方式以及靶件出入堆的抓取工具等条件设计，以保证辐照时靶件及反应堆的安全。
（3）辐照靶件的焊封：辐照靶件必须具有良好的密封性，以保证同位素靶件在反应堆辐照过程中不发生放射性物质泄漏。
（4）辐照靶件的质量控制：靶件需要经过靶件密封性检测、表面污染等检测合格后才能入堆辐照。可采用的办法有工业CT、中子照相技术、γ谱仪测量等进行无损检测！

2—4 几种99Mo-99mTc发生器制备方法比较？
1. 裂变型99Mo-99mTc发生器制备：A.柱填料的预处理柱填料主要为三氧化二铝。装柱后，采用低酸度的HCl溶液对柱填料进行洗涤，以尽可能除去非常细小的三氧化二铝。B.柱填料装柱 ：采用湿法装柱。由于酸性条件下氧化铝表面带正电荷，它能吸附呈负电的钼酸根，所以装柱时酸度控制在pH=2～3左右。C. 裂变99Mo料液上柱及预淋洗 ：采用加压或负压方式将一定量的裂变99Mo加入色谱柱内。然后用0.9%的生理盐水预淋洗，检验发生器管路是否通畅。
2. 凝胶型99Mo-99mTc发生器制备：凝胶型99Mo-99mTc发生器也是一种色层发生器。它是将堆照后的MoO3溶解后，和ZrOCl2溶液反应，生成化学性质稳定的钼酸锆酰沉淀（ZrOMoO4），然后经过滤、低温干燥、粉碎、筛分等过程制成凝胶型99Mo-99mTc发生器柱填料。在用生理盐水洗涤时，99mTc被洗涤下来，而99Mo仍以钼酸锆酰形式保持在发生器柱内。

1、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？
答：定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。2)将示踪原子和待研究物质完全混合。3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
加速器生产放射性核素的特点
带电粒子核反应的库仑势垒高，适于制备轻元素的放射性核素如11C、13N、15O和18F等。
加速器生产核素时，入射粒子是带电粒子，所生成的放射性核素都是贫中子的核素。
加速器生产的放射性核素，一般和靶核不是同一元素，故易于用化学分离，制得高比活度或无载体的放射性核素。
2、试述反应堆的分类？
答：按能谱分有：由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；
按冷却剂分有：轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。
按用途分有：（1）研究试验堆：是用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；
（2）生产堆，主要是生产新的易裂变的材料铀-233、钚-239；
（3）动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推进动力和核能发电。

3、放射性示踪剂的选择要考虑哪些因素？
答：（1）放射性半衰期
（2）放射性比活度
（3）辐射类型和能量
（4）放射性核素的纯度
（5）放射性核素的毒性
（6）示踪剂的生物半衰期

第三章 核分析技术和方法

3—1请描述X射线荧光分析的基本原理？
1.X射线的本质和特点 ：X射线（次级X射线荧光）是在原子核周围，由电子或其它粒子轰击内层轨道电子，并使之脱离原子而形成电子空位，在邻近壳层电子补充空位时，其剩余能量释放后产生的高频电磁波，具有波动性；波长为：0.13～0.48Å
2.X射线荧光的产生和莫塞莱定律：其一，高能粒子和原子发生碰撞并从中驱逐一个
内层电子，出现一个电子空位,此时原子处于受激态 。二，经过10-12～10-14s，外层电子向内跃迁，填补内层电子空位，同时放出X射线。每个谱系的X射线能量的平方根和原子序数Z之间存在着以下简单的线性关系：
3. 俄歇效应和荧光产额：X射线荧光产生过程中，若产生特征X射线的能量大于原子某外层电子的结合能时，则有可能将能量传递给原子本身的外层电子，使之成为自由电子，而不再发射特征X射线。这一物理过程称为俄歇效应，相应的电子称为俄歇电子，俄歇电子的动能为特征X射线的能量和该外层电子结合能之差。
4.
3—2利用X荧光分析方法进行样品分析时，对样品有哪些具体要求？
答：标准样品的主要要求
1）待测元素含量准确可靠。
2）具有多个含量不同的标样系列。
3）化学组成和物理性质和待测样品一致。
4）物理，化学性质稳定，便于长期保存和使用。

3—3中子活化分析的原理是什么？
用中子照射样品，使待测核素发生核反应，产生放射性核素，测定其放射性活度、射线能谱和半衰期根据活化反应截面、中子通量等，确定被测样品的元素成分和含量的分析方法。
3—4中子衍射的原理和特点是什么？

1.两种活化分析方法的比较？

2、中子探测的主要方法有哪些？
答：反应法：产生带电粒子，对物质产生电离；
核反冲法：中子和核弹性碰撞，反冲核能量耗于电离；
核裂变法：裂变碎片能量耗于电离，产生脉冲；
激活探测法:中子照射物质,使其部分变为放射性元素。

3、什么是（n,γ）中子活化分析，分哪几步？
答：定义：用中子照射稳定核素，稳定核素吸收中子变成放射性核素，发射γ射线，测量γ射线的能量和强度可以得知原来稳定核素的元素名称和含量。
步骤： 1）样品 2）辐照 3）放射性测量 4）结果评价
4、 中子活化的中子源主

4.什么叫带电粒子活化分析？
具有一定能量的带电粒子于物质中的原子核发生核反应时，如果反应的剩余核是放射性核素，则测量这放射性核素的半衰期和活度，就可以确定样品中被分析元素的种类和含量。这种元素分析方法称为带电粒子活化分析（记为CPAA）。

5.X射线荧光分析根据激发源的不同，可分成哪几类？
答：（1）带电粒子激发X荧光分析
（2）电磁辐射激发X荧光分析
（3）电子激发X荧光分析

第四章 同位素仪器仪表

1.“老三计”指什么？各自原理是什么？
料位计、密度计、厚度计
1.核辐射穿透式厚度计

对β射线：

对γ射线：

仅对窄束单能射线适用，对宽束和多能射线需修正。
2. 核反射式厚度计
1、基本原理（β射线）

Ip0-由非常厚的散射体反射出的反散射线强度
x-被测物厚度
Ip-反散射强度
k-决定于辐射能量的常数，可由下式确定：

对于γ射线：

核辐射式密度计
1、γ穿透式密度计

核辐射式物位计
1）利用辐射源和探测器间距离的变化测量物位
2）利用物质对射线的吸收程度测量物位

2.常用仪表根据工作原理分类？
1）电离效应
Ø a、b静电消除器，
Ø a、b烟雾报警器，
Ø a放射性避雷针。
2）吸收效应
Ø a透射式厚度计，气体压力计,密度计，
Ø b同位素透射仪表，
Ø g密度，料位及称重。
3）散射效应
Ø b同位素反散射仪表，
Ø g测井，
n测井及水分计

3、火灾报警器的原理？
答：原理：放射性同位素的原子核在无外界作用下能自发地发生衰变，变成另一种原子核，同时放出α射线、β射线或γ射线等。前两种射线都带电，并且具有较高的能量，所以能将空气电离成正负离子而逐渐消耗自身的能。由于烟雾进入电离空间时，吸附了某些离子，使离子迁移速度明显变慢。据此，就可以做成离子感烟探头。离子感烟探头和控制电器装置相配合，构成了火灾自动报警仪器。

第五章 辐射加工

5—1什么是辐照加工？
辐照加工是利用电离辐射和物质相互作用所发生的物理效应、化学效应和生物效应，对被加工的物质或材料进行处理，使其达到预期效果。
5—2辐照加工对产品的影响有哪些？
1、电离辐射对活细胞的影响
有直接作用影响和间接作用影响两种。一般在食品温度0～65℃范围内时影响不大，但
在高温或0℃以下时则影响较大，微生物因受冻结损伤，其抗辐射能力有所减弱。
2、辐照对蛋白质的影响
蛋白质分子经辐照后会发生变性现象。会使蛋白质的颜色发生改变、使核蛋白失去生
物过程中的功能以及食品的功能性质发生改变等。经分析研究证明经适宜剂量 (50kGy以下)照射的食品，蛋白质营养成分无明显变化，氨基酸组分恒定。
3、辐照对脂类的影响
脂肪分子经辐照后会发生氧化脱羧、氢化、脱氢等作用，产生典型的氧化产物、过氧化物和还原产物。研究表明，只有较大剂量 (100kGy以上)辐照时，脂类物质的性质才发生显著变化。同时，研究还表明，用40～50kGy的射线辐照后，脂肪的同化作用和热能价值并不发生改变，营养价值毫无变化。
4、辐照对碳水化合物的影响
碳水化合物分子经辐照后相对比较稳定，只在大剂量辐照后才引起氧化和分解；使用20～50kGy的剂量不会使糖类的食品质量发生变化，其营养价值并不因射线照射而改变。
5、辐照对维生素的影响
维生素分子对照射较为敏感，特别是维生素E；而维生素B（烟酸）对辐照很不敏感，维生素D对辐照也相当稳定。纯维生素溶液对辐照很敏感，但若和食品中其他物质复合存在时，其敏感性会降低。研究表明：食品受20～25kGy剂量照射后维生素的破坏程度和加热相同。

5—3辐照射线是否会有射线残留？卫生安全性如何？
答：产品经辐照处理后会不会被诱发感生放射性。就放射污染来说，辐照产品不存在这一问题，被照产品在受辐射过程中从未直接接触过放射性核素，产品只是受到了射线的外照射，因此不会沾染上放射性物质，不存在放射污染问题。就诱发感生放射性问题来说，诱发放射性即指因辐照引起产品的构成元素变成放射性元素问题。据研究表明，要使组成产品的基本元素即C（碳）、O（氧）、N（氮）、P（磷）、S（硫）等转变成放射性核素，至少要超过10MeV以上的高能射线照射。假使这样，它们所生成的放射性核素的寿命多数是非常短暂的。不存在射线残留问题。

第六章 核技术在医学领域的应用

6—1试比较诊断用放射性核素和治疗用放射性核素各自的特点？
放射性药物的特点
v 具有放射性
l 诊断药物：g、EC、b＋
l 治疗药物： b-、a
v 具有不恒定性
l 剂量的不恒定
l 自辐射分解效应
v 化学引入量小
l 微量，mg以下
l 毒理研究可忽略化学物质毒性，重点考虑辐照剂量对人体的影响
v 使用安全
l 诊断药物：可安全无创性诊断冠心病、肿瘤等疾病
l 治疗药物：通过剂量控制，可安全有效地进行治疗

6—2简述发射型计算机断层成像技术分类及各自特性？
答：分为单光子发射计算机断层成像技术（SPECT）和正电子发射断层成像技术（PET）是现代核医学常用的两种成像技术。
1.SPECT是用于获得人体内放射性核素的三维立体分布图像。光电倍增管性能的影响的磁屏蔽必须增强。系统的均匀性、线性、稳定性要求均高于常规γ照相机。还要装备旋转机架和低衰变的检查床，配备计算机和SPECT专用的软件，以实现对机架的控制和图像的重建等功能。
2.正电子发射断层PET ：（1）由一台小型加速器、自动合成仪、计算机断层设备组成，价格昂贵。（2）灵敏性好，可进行代谢、分子、功能显像，所以发展很快。（3）对应放射性药物放射性衰变方式：EC、b

6—5何谓放射性治疗药物，该药物主要包括哪几类？
治疗药物
定义：是通过a，b射线对病人提供局部的放射性照射，以达到治疗目的的。
目前治疗药物主要有以下几种：
u 甲状腺疾病
u 骨和关节疾病
u 神经内分泌肿瘤治疗
u 放射性核素的近距离治疗

专题―穆斯鲍尔效应分析
1. 原子核能否产生γ共振吸收的影响因素有哪些？
答： γ辐射谱线的自然宽度
核反冲能量损失引起的γ辐射谱线的漂移
γ辐射谱线的多普勒展宽

2. 采取哪些措施可以实现原子核的伽马共振吸收？
答：加热发射体和吸收体
固定吸收体时以一定的速度转动发射体
将发射体和吸收体固定在具有规则排列的晶体中

3.穆斯堡尔效应的应用？
q 常见的应用方面
q 核物理---核寿命，电四极矩
q 固体物理---原子运动，固体相变，固体缺陷
q 化学领域---电子密度，化学键
q 生物领域--- 57Fe对蛋白质分子和催化酶
q 考古，环境

2、穆斯鲍尔实验设备一般应包括哪几部分？
答:（1）穆斯堡尔源
（2）驱动系统
（3）吸收体

（4）探测器和其他附属设备

专题―正电子湮没技术
1.正电子湮灭技术的应用有哪些？
答：
v 研究物质形态（相变过程），包括金属、离子化合物、共价绝缘体化合物，半导体的高分子化合物，也包括固体的单晶、多晶、非晶体、液晶和生物膜等等。
v 研究物质结构方面的问题，如空位、空位团以及微空洞等原子尺度范围的缺陷以及这些缺陷的退火效应。
v 由于慢正电子的入射动能很低，这项技术可用来研究固体表面的电子态和结构缺陷（能带结构、费米面、空位形成能），已成为表面物理学的一种重要研究手段。
v 医学上的诊断治疗。

专题—超灵敏质谱分析
1.什么是超灵敏质谱分析？关键措施是什么？
超灵敏质谱分析是 由常规的质谱技术和核物理实验中粒子加速器技术和离子探测、计数技术相结合，而发展成的一种新的、灵敏度很高的质谱分析方法。
关键措施：
a、使用负离子消除同量异位素原子离子干扰；
b、使用电荷交换消除分子离子干扰；
c、使用核粒子探测器鉴别离子；

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