γ射线及其在现代技术中的应用

内容摘要：γ射线的发现为科学技术和人类历史的进程起了巨大而深刻的影响。根据γ射线具有波长短、能量高、穿透能力强和对细胞有很强的杀伤力的特性，现在已经将γ射线应用到了经济、军事、工农业生产、生物科学、医疗卫生领域，并且在工农业生产和医疗卫生方面取得了巨大的成果和显著的效益。γ射线的应用已成了一门新兴产业，正在蓬勃快速的发展，其应用领域也在不断拓宽，它以低能耗、无污染、无残留、安全卫生等优点，深受众多行业的青睐，同样，其危害性也不容忽视。

关键词：射线、电磁波、辐射、伽马刀

引    言

19世纪下半叶，许多物理学家对X射线和阴极射线的研究，导致了放射性、电子以及α、β、γ射线的发现，这些射线的发现同时也为原子科学的发展奠定了基础。

自20世纪进入原子能时代，科学家对射线进行了更进一步的研究，射线在科学技术中开始渗透，其中γ射线的应用也成了一门新兴产业，现在它已经应用到了国民经济和社会生活的各个领域，特别是在工农业、医疗卫生和生物学方面取得了巨大的成果和效益。

一、射线的发现

γ射线是1900年由法国物理学家维拉德(Paul Villard，1860—1934)发现的。当时他正研究阴极射线的反射、折射性质，试图将含镭的氯化钡拿来比较，看看它的射线有没有类似行为。就在这一实验中，他发现了γ射线。

维拉德把镭源放在铅管中，铅管一侧开了一个6mm宽的长方口，让一束辐射射出，经过磁场后用照片记录其轨迹。照片包在几层黑纸里，前面还有一张铝箔挡着，β射线肯定已被偏折，剩下的只是α射线，α射线肯定不能穿透。可是照片记录下的轨迹，除了在预期的偏角处有β射线的轨迹外，在无偏角的方向上却仍然记录到了轨迹，即使加0.2mm的铅箔仍能穿透，显然，这不是α射线。于是维拉德写道：“上述事实导致如下结论，在镭发出的不受偏折的辐射成分中，含有贯穿力非常强的辐射，它可以穿过金属箔片，用照相法显示出来。”后来，卢瑟福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线。

二、γ射线的产生

γ射线是原子核衰变和核反应产生的。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，长生的子核往往处于激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，就会由高激发态向低激发态或基态跃迁发射光子，由于核能级间隔比原子极间隔大得多，所以发出的光子能量很高，称它们为γ光子或γ射线。

三、γ射线的性质

四、γ射线的应用

（一）γ射线在农业中的应用

1、农作物的辐射育种

利用γ射线照射农作物的种子、植株或某些器官和组织，促使它们产生各种变异，再从中选出我们所需要的可遗传的优良变异，经过培育而成为优良的新品种。例如：用一定强度的γ射线照射水稻种子，就可得到变异的后代，选出种子的品种，经过几代培育可得高产、抗病、早熟的优良品种。

2、γ射线引起害虫绝育               

    人们在与农业上的各种害虫作斗争的过程中，希望有一种巧妙的方法， 能够达到消灭害虫的后代，以便最后根绝虫害的目的。

    人们从研究射线的生物效应中发现，辐射不对其它细胞有严重的损伤，只引起雄性害虫的遗传基因发生变化，这种害虫与雌虫交配过以后，雌虫就失去了繁殖后代的能力，这样，我们一次灭虫就不是只杀灭一只或几只害虫，而是灭绝一群，灭绝一代以至几代的害虫。

3、γ射线刺激生物生长

在射线在射线的剂量不是很高时，用射线照射生物，生物细胞会发生一系列物理的化学的和生理的变化，有可能加速细胞分裂的过程，因此刺激生物的生长发育。例如：用少剂量的γ射线照射一串红花的幼苗，促进植株快速生长，提前开花期。

（二）γ射线在工业中的应用

1、γ射线探伤

γ射线有很强的穿透性，γ射线探伤就是利用γ射线得穿透性和直线性来探伤的方法。γ射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。当γ射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。因此，用γ射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。一般情况下，γ射线探伤是不易发现裂纹的，或者说，γ射线探伤对裂纹是不敏感的。因此，γ射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。即γ射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤，而不适宜面积型缺陷探伤。