同位素——科学探测的高手，本文主要内容关键词为：同位素论文,高手论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1934年居里夫人用人工方法获得放射性同位素后，人们用质子、氘核、中子和γ光子轰击原子核，也得到了放射性同位素。天然放射性同位素只不过40多种，而现在人工制得的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了放射性同位素。放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。
放射性同位素主要有两方面的应用：一是利用它的射线，放射性同位素放出的射线比X射线具有超强的贯穿本领；二是利用它作为示踪原子。把放射性同位素的原子掺到其它物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么途径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解不容易查明情况或规律。
农业上，利用γ射线对生物组织的物理、化学效应，通过射线辐照，可以使种子发生变异，塑造了大量优良突变种质资源和新品种；应用示踪技术研究有毒有害物质在生态环境中的迁移规律及污染物与环境因子相互作用机理，对生态环境进行控制与治理。利用昆虫辐射不育技术进行害虫的防治与研究，进行不育雄虫的工厂化饲养和大面积田间释放，扩大绿色食品作物种植范围。另外，食品辐射技术提高了食品卫生质量和延长了保质期，有助于消灭食源性疾病。
工业上，利用射线的电离作用，可以消除机器在运转过程中产生的有害静电。实际生产中，可以把钚-238、钋-210等放射源制成的静电消除器安装在生产设备的适当部位，放射性物质发生的射线可以使空气发生电离，变成导电气体，把积累起来的电荷泄出。
医学方面，放射性同位素在疾病的治疗上也是有力的武器。如利用核射线对人体组织的电离作用，可破坏病变组织或改变组织代谢。放射源和放射性药物可进行腔内治疗和内介入治疗。如将碘-125、金-198等种子植入人体内靶组织，可对前列腺癌及其它各种肿瘤进行治疗。采用钯-103支架和锶-90/钇-90链状源能对冠状动脉的再狭窄进行治疗。
同位素示踪技术在化学机理研究方面起着十分重要的作用。例如，酯的碱性水解可能有两种反应历程，即：
厉程1：
在过渡态中，氢氧基和烷氧基都与羰基碳原子相连，而且，氢氧负离子的进攻和烷氧负离子的离去是同时进行的。
历程2：
第二种历程中，氢氧负离子进攻酯分子中的羰基碳原子，生成了加成产物—活性中间体，它具有一定的寿命，最后脱去烷氧负离子。
为了证明酯的碱性水解究竟按哪种历程进行，研究中将羰基氧原子用[18]O标记，让酯在碱性溶液中部分水解，回收末水解的酯，测定其中[18]O的丰度，发现比用作原料的酯低，即酯分子中的[18]O在水解过程中与反应介质中的[16]O发生了同位素交换。
在历程1中，由于氢氧负离子的进攻和烷氧负离子的离去是同时进行的，不会发生[18]O交换，历程2中，由于生成活性中间体，它有一定的寿命，在未进一步变化之前，发生了质子转移。
因此回收的酯中[18]O的丰度降低。即酯的碱性水解是按历程2进行的。
另外，利用放射性标记化合物还可进行药代动力学、药理学研究及新药筛选。例如，我国科学家于1965年9月首次人工方法合成牛胰岛素。在这一工作中需要证明人工方法合成的牛胰岛素结晶与天然牛胰岛素结晶是同一种物质。因此在合成中掺入放射[14]C性作为示踪原子，然后把掺入[14]C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶，得到了放射性[14]C分布均匀的牛胰岛素结晶。这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质，从而为我国的国际上首次合成牛胰岛素提供了有力的证明。
进入21世纪，放射性同位素将首次关注人类面临的紧迫挑战：饥饿、疾病、人口爆炸、资源匮乏、环境恶化……以求改善人类的生活质量和促进社会的可持续发展。