贝克勒尔和居里夫妇发现了放射性，后经一些科学家的共同努力，通过一系列实验发现各种放射性都是来自原子核的自发发射，共包括α，β和γ这3种射线。其中，α射线是带两个正电荷的氦核，所以氦核又叫α粒子；β射线是带负电的电子流（记为β－），也可是带正电的电子流（记为β＋）；γ射线是电中性的电磁辐射，由表3－1可见它是波长最短的电磁波。当然不是所有元素的原子核都有放射性，只有放射性核素的一些原子核才有放射性，这种核素将发射自己特定类型的射线。不同放射性核素都有自己的平均寿命，即在这个时间后可认为此核素大部分已“死亡”，即缺乏能力再发射射线。
实验发现这3种射线有完全不同的穿透性。对α射线，一张纸就可把它挡住；对β射线，非但纸挡不住，还可穿过几毫米厚的铝板，但强度有明显减弱；对γ射线，由于电中性，穿透力很强，穿过几毫米厚的铝板减弱很少，要用又厚又重的铅砖才能挡住它。在实际应用中，相比较，穿透性较强的β射线和最强的γ射线更有应用价值。下面介绍几种与生活密切相关的应用。对放射性应用有兴趣的读者可见参考资料［4］中的§4．4，§8．1和§8．3。
一、放射性药物的应用
早在1925年，放射性核素作为示踪剂，第一次被用到测定人体血流速度。用放射性核素制成的注射剂被注射到前臂的静脉中，然后观测在另一臂测到放射性（只需在体外测射线）的时间，方法非常简便。今天，一些放射性核素的制剂已被用于疾病的诊断和治疗，这就是放射性药物，在现代医学中的重要应用。
1．放射性药物用于诊断
当某种特定的放射性核素标记的放射性药物进入人体内某种脏器后，其所放出的γ射线可穿出体外，通过显像仪器可观察放射性核素在此脏器中的分布情况，由此可诊断脏器病变情况。还可以测量在脏器中放射性分布随时间的变化，以检查病人脏器的功能情况。作为诊断应用，要求进入人体的放射性元素的寿命不能长，满足诊断需要即可（一般几个小时），即不会留在人体内长期对人体辐照带来伤害。另外也要求它发射的γ射线能量较低，以防止过高的穿透性伤及病人周围的其他人员。
例如，放射性元素锝－99的同质异能素[5]（99mTc）标记的放射性药物易被肿瘤组织吸收，而不易被正常脏器吸收，所以它是一种很好的肿瘤显像剂，被广泛用于脑、心肌、骨骼的显像。在显像图上的放射性浓集区即为病变区。
2．放射性药物用于治疗
例如，用放射性元素磷－32（32 P）制成膏药状敷贴剂贴在病变处，利用所放出的β－射线可治疗体表疾病。利用钴－60（60 Co）的γ射线从体外照射，可治疗体内或体表的肿瘤。这些是外照射。利用某种放射性药物会浓集到病变处的特点，可通过内照射来治病。例如，利用碘－131（131I）标记的放射性药物所放出的β－射线可治疗甲状腺功能亢进，这种β－射线在体内的射程只有几个毫米，只能在局部产生影响而不会影响其他组织。又如，利用锶－89（89Sr）所放出的β－射线可治疗骨癌，能减轻骨癌病人的疼痛。
二、不流血的γ刀手术
γ刀外科手术是利用γ射线来“切除”生长在人体中的肿瘤，目前主要用于“切除”人体脑部的肿瘤以及在不宜进行通常外科手术的病变区作癌变切除。这一想法在1951年由一位瑞典神经外科医生莱克塞尔（L．Leksell）首先提出。他设想使许多束经过准直的γ射线从不同方向聚焦到脑瘤部位，这样交点处的剂量可以非常强，从而将癌细胞杀死，而其他正常细胞只有一束γ射线通过，所受的影响很小。
20世纪60年代末，γ手术刀已被成功应用到临床，目前在我国的一些大城市也早已开展γ刀治疗。图4－8是一位即将进行γ刀手术的脑瘤病人，左边是一个钴－60（60 Co）放射源装置，它能发出很强的γ射线。病人头上戴了一个半球形的特殊“头罩”，它用很厚的铅制成，足以阻挡γ射线的穿透，起到屏蔽保护作用。但是帽上开了201个细长的孔，γ射线将通过这201个孔射向病人头部，聚焦在脑瘤处。显然事先定位很重要，医生利用磁共振成像事先精确测定出肿块位置，然后设计出上述的这顶特殊的“头罩”。
所以，γ刀的优点十分明显：①无创伤，不需打开头颅；②定位精确、安全可靠，与普通外科手术相比，对病灶周围脑组织的损伤非常小；③手术时间快，病人恢复也快。整个手术一般不到半小时即可完成，且一次可完成“切除”。更令人惊讶的是，脑瘤开刀的病人竟然手术后即可下床行走。
图4－8 正准备接受γ刀手术的病人
三、辐射加工
利用强放射源产生的γ射线或电子束可以对物质进行辐射加工。有下面一些具体实例：
（1）食品保鲜。用强剂量的γ辐照可以抑制豆类、花生仁和粮食的发芽，防止烂耗。辐射可杀死水果的霉菌，增加水果保鲜时间。肉类和水产品在密封包装后，再经过γ辐照可在室温下保鲜数月甚至更长时间。
（2）辐射育种。植物种子经辐照后可引起遗传因子变异，经过筛选可能获得优良的新品种，使其更能耐寒、抗病虫害等。
（3）辐射降解。石油中有一些沸点较高的组分，由于分子量大、黏度高，在普通柴油机中不能作为燃料。但经过辐射后，可以将这些燃烧价值不大的大分子量和高黏度烷分子裂解，形成可利用的柴油和汽油成分。
四、中子活化分析法用于破解历史谜团
利用反应堆或中子源所放出的中子对样品进行辐照，通过中子与样品中一些待测原子的原子核发生核反应，使原来没放射性的原子核在吸收了一个中子后，成为一种新的具有放射性的核素，因为它比稳定核多了一个中子，所以这种放射性核素要发生β－衰变，放出电子流，同时也可能发射出γ射线。通过对这些射线的测量，可鉴别出这种样品中含有的元素成分。这种方法称为中子活化分析法，可用于材料分析、考古、测矿等方面。下面举两个破解重要历史人物死亡之谜的例子。
赫赫有名的法国皇帝拿破仑一世在滑铁卢之战惨败后，于1815年6月被囚禁在大西洋远离法国本土的圣赫勒拿岛上，死于1821年5月5日黄昏。死前拿破仑经常呕吐和虚脱，全身浮肿。对于他的死因，100多年来一直是个谜，各国争论不休。1961年，英国科学家利用中子活化分析法对拿破仑的头发进行分析，发现其中砷（砒霜）的含量比正常人高出许多倍。结合死前症状，终于揭开谜底，原来拿破仑死于慢性中毒。
利用中子活化分析法，我国科学家对清西陵文协管理处提供的光绪遗体的头发、遗骨、衣服进行了反复的检测和分析，于2008年确认光绪皇帝也是死于砒霜中毒（见图4－9），使光绪死因疑案在百年后终于找到谜底。
图4－9 科学家利用中子活化分析法证实光绪皇帝死于砒霜慢性中毒
参考资料
［1］［法］玛丽·居里著，陈筱卿译．居里夫人自传．北京：国际文化出版公司，2010年．
［2］［法］艾芙·居里著，左明彻译．居里夫人传（第五版）．北京：商务印书馆，1984年．
［3］路甬祥．创新辉煌：科学大师的青年时代（上册）．北京：科学出版社．2001年．
［4］倪光烔等．改变世界的物理学（第三版）．上海：复旦大学出版社，2007年．
［5］王涵等．名人名言录（第五版）．上海：上海人民出版社，2009年．
［6］［美］爱因斯坦著，许良英等编译．爱因斯坦文集（第三卷）．北京：商务印书馆，1979年．
【注释】
[1]摘自《现代物理知识》，2007年第3期，p56．
[2]重点号是原信中所加。
[3]摘自《资本论》第一卷法文版的序言和跋。
[4]这是由于放射性元素镭所发出的射线射到玻璃容器上所发出的荧光。
[5]同质异能素是指一种处于寿命较长的激发态的核素。99mTc的平均寿命为8．6小时。
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