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人造放射性同位素

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人造放射性同位素（英語：Synthetic radioisotope），又称人造放射性核種（英語：Synthetic radionuclide）、合成放射性同位素、合成放射性核種，亦可略稱為人造同位素/核種、合成同位素/核種，是指在自然界中不存在、只能經由人工合成的方法產生的核種，皆為放射性核種，由於這些核種的半衰期大都較短（遠短於地球的年齡），就算在地球形成時可能存在，至今也都已全部衰變殆盡，且現今自然界中也缺乏形成它們的途徑或機制，因此只能以核反應爐或粒子加速器等設備人工生產，較知名的例子包括鈷-60、碘-131、銫-137等。與人造同位素相對的概念為天然同位素以及天然放射性同位素。

迄今發現的3000多種核種中，逾90%都屬於人造放射性核種，僅有少部分屬於穩定核種或天然放射性核種。[1][2]所有同位素均為人造同位素的元素稱作人工合成元素或人造元素，例如鋂、鋦等，皆為超鈾元素。

生產编辑

從核反應爐的用過核燃料中可以提取出許多自然界中非常稀少或不存在的放射性同位素，例如鍶-90、銫-137、鎝-99和碘-129等。它們是燃料棒中鈾-235和鈽-239的分裂產物及它們的衰變鏈的間接產物。此外，在用過核燃料中也能找到錼、鈽、鋂和鋦等超鈾元素的蹤跡，它們是核燃料中的鈾俘獲中子後經β衰變而產生的。[3]

最廣泛用於合成人造同位素的方法是在核反應爐中以中子衝擊母同位素靶核來生產，例如使用熱中子分別照射鈷-59及金-197靶核可以製得兩種醫療上常用的放射性同位素鈷-60和金-198。[4][5]原子序小於101（鍆之前）的超鈾元素大多是以這種方法生產的。[6]

也可以利用粒子加速器將高能粒子轟擊母同位素來合成人造同位素，例如廣泛用於正電子發射斷層掃描的氟-18和氧-15。[7]原子序數為101以上的重元素只能以這種方式製得，產量極少。[6]

用途编辑

絕大多數人造放射性同位素的半衰期都非常短，因此用途僅限於科學研究。不過雖然放射線對健康有害，但適量的放射線非常適合用於偵測、追蹤和試驗等方面，因此部分人造放射性同位素有許多醫療和工業用途。

核醫學编辑

核醫學領域中會使用多種放射性同位素進行診斷或治療。

診斷编辑

以含放射性同位素之化合物製成的放射性藥品（英语：Radiopharmaceutical）作為示蹤劑，可用於觀測人體內各種器官系統的運作，提供臨床診斷之訊息。用作放射性示蹤劑的同位素通常半衰期很短，且衰變時會放出γ射線，高能量的γ射線穿過身體後被伽馬攝影機（英语：Gamma camera）捕捉，並根據收集到的放射線訊號造影成像。伽馬攝影機具有很高的探測效能，且用作示蹤劑的化合物通常會有效地集中在診斷的目標部位，因此所需的放射性物質的總量非常少，對人體不具危險性。常見的用例包括：

治療编辑

有些人造放射性同位素和化合物被用於放射治療，其釋放的放射線能夠破壞惡性細胞、抑制癌症病情，例如碘-131用於治療甲狀腺機能亢進和甲狀腺癌、鍶-90用於治療骨癌（英语：Bone tumor）、錸-188和錸-186用於治療肝癌、鈷-60和銥-192等用於體內近接放射線治療等。[10][12][13][14]

工業编辑

許多人造放射性同位素在工業上有所應用，用途遍及石油工業、工業放射攝影術（英语：Industrial radiography）、國土安全、程序控制、食品輻照和地下探測等諸多領域。[15][16][17]

參考文獻编辑

  1. ^ Radioactives Missing From The Earth. 
  2. ^ NuDat 2 Description. [2 January 2016]. （原始内容存档于2016-12-23）. 
  3. ^ Moyer, Bruce A. Ion Exchange and Solvent Extraction: A Series of Advances, Volume 19. CRC Press. 2009: 120. ISBN 9781420059700. 
  4. ^ Radioisotope Production. Brookhaven National Laboratory. 2009. （原始内容存档于6 January 2010）.  无效|url-status=bot: unknown (帮助)
  5. ^ Manual for reactor produced radioisotopes.. Vienna: IAEA. 2003 [2022-09-24]. ISBN 92-0-101103-2. （原始内容存档于2018-11-18）. 
  6. ^ 6.0 6.1 Luig, Heribert; Keller, Cornelius; Wolf, Walter; Shani, Jashovam; Miska, Horst; Zyball, Alfred; Gervé, Andreas; Balaban, Alexandru T.; Kellerer, Albrecht M. Radionuclides. 2000. doi:10.1002/14356007.a22_499. 
  7. ^ Cyclotron Produced Radionuclides: Physical Characteristics and Production Methods. Vienna: IAEA. 2009 [2022-09-24]. ISBN 978-92-0-106908-5. （原始内容存档于2018-11-18）. 
  8. ^ Production and Supply of Molybdenum-99 (PDF). IAEA. 2010 [4 March 2018]. （原始内容存档 (PDF)于2017-07-05）. 
  9. ^ 魏明通. 核化學. 五南圖書出版股份有限公司. 2005. ISBN 978-957-11-3632-5. 
  10. ^ 10.0 10.1 葉錫溶 蔡長書. 放射化學（第二版）. 台灣台北縣: 新文京開發出版股份有限公司. 2008-03-26. ISBN 978-986-150-830-6 （中文（臺灣））. 
  11. ^ Volterrani, Duccio; Erba, Paola Anna; Carrió, Ignasi; William Strauss, H.; Mariani, Giuliano. Nuclear Medicine Textbook: Methodology and Clinical Applications. 10 August 2019. ISBN 978-3-319-95564-3. 
  12. ^ Dilworth, Jonathan R.; Parrott, Suzanne J. The biomedical chemistry of technetium and rhenium. Chemical Society Reviews. 1998, 27: 43–55. doi:10.1039/a827043z. 
  13. ^ The Tungsten-188 and Rhenium-188 Generator Information. Oak Ridge National Laboratory. 2005 [2008-02-03]. （原始内容存档于2008-01-09）. 
  14. ^ 存档副本. [2011-05-10]. （原始内容存档于2019-05-03）. 
  15. ^ Greenblatt, Jack A. Stable and Radioactive Isotopes: Industry & Trade Summary (PDF). Office of Industries. United States International Trade Commission. 2009 [2022-09-24]. （原始内容存档 (PDF)于2022-10-09）. 
  16. ^ Rivard, Mark J.; Bobek, Leo M.; Butler, Ralph A.; Garland, Marc A.; Hill, David J.; Krieger, Jeanne K.; Muckerheide, James B.; Patton, Brad D.; Silberstein, Edward B. The US national isotope program: Current status and strategy for future success (PDF). Applied Radiation and Isotopes. August 2005, 63 (2): 157–178 [2022-09-24]. doi:10.1016/j.apradiso.2005.03.004. （原始内容 (PDF)存档于2018-03-05）. 
  17. ^ Branch, Doug. Radioactive Isotopes in Process Measurement (PDF). VEGA Controls. 2012 [4 March 2018]. （原始内容存档 (PDF)于2022-10-09）. 

參見编辑

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