元素

95 镅 烟雾报警器的元素

本文作者:漂泊

镅是第四种被发现的超铀元素,它是一种重要的放射性源,在我们的生活中也发挥着重要的作用:镅可以用于制造家用的电离型烟雾报警器,用于检测火警。除此之外,镅也可以用于材料质量检测以及伽马射线光谱仪的校准。

镅的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪锕系金属
原子序号原子量 95 (243)
电子配置 5f77s2
密度 11.7 g/cm3
熔点 994 oC
沸点 2607 oC
形状 银白色金属
半衰期 7.95×103年(243Am), 458年(241Am)
发现者 Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James, Albert Ghiorso
主要的同位素 241Am, 242Am, 243Am
用途例 电离型烟雾报警器、光谱仪
前后的元素 钚-镅-锔

镅的发现

尽管在之前的核试验中可能就已经制备了95号元素,但他的首次合成、分离与确认是在1944年,由加州大学伯克利分校的Glenn T. Seaborg、Leon O. Morgan、Ralph A. James和Albert Ghiorso利用回旋粒子加速器完成的。95号元素是人们发现的第四种超铀元素,在它之前发现的三种分别是镎、钚和锔。这个元素的名称“镅”来源于美洲“Americas”,借鉴了镧系元素铕的命名方式(Europium,以“欧洲,Europe”命名)。

镅的制备过程是这样的。239PuNO3在高温下煅烧得到239PuO2,通过回旋加速器加速中子轰击后,将产物用硝酸溶解,然后加入一定浓度的氨水,得到的沉淀再用高氯酸溶解,最后采用离子交换的方法分离得到。 [1-5]

电离型烟雾报警器

镅常用于制造家用的烟雾报警器,它使用241AmO2作为电离辐射源。241Am优于226Ra,因为它发射的α粒子比226Ra多5倍,而且有害的伽马射线含量相对较少。一个新的烟雾报警器中的241Am含量通常为0.29 微克。241Am会缓慢衰变为237Np,它具有更长的半衰期。19年后烟雾报警器中的镅中会含有约3%的镎。

电离型烟雾报警器的原理是这样的:射线穿过电离室(即两个电极之间充满空气的空间),在电极之间会产生恒定的小电流。任何进入室内的烟雾都会吸收α粒子,这会使该电流减小,从而触发警报。与光学烟雾报警器相比,电离烟雾报警器更便宜,并且可以检测到很小的粒子,这些粒子不会产生明显的光散射。但是,这也带来了一个缺点:它更容易产生误报。[6-9]

光谱仪

241Am已被用作许多医用的伽玛射线和α粒子的便携式放射源。241Am可以发射能量为59.5409 keV的特征伽马射线,它可以用做辐射成像和X射线荧光光谱中的材料,也可以用于控制固定核密度仪和核密度计的质量。例如,241Am已被用于测量玻璃厚度以帮助制造更高质量的平板玻璃。241Am还适用于低能量范围内的伽马射线光谱仪的校准,因为它的光谱由近乎是一个单峰和一些可忽略的康普顿连续体组成(强度降低了至少三个数量级)。241Am放出的伽玛射线还可用于甲状腺功能的诊断。但是由于该技术已经过时了,因此它也逐渐从我们的日常生活中消失了。 [10]

参考文献

  • [1] Obituary of Dr. Leon Owen (Tom) Morgan (1919–2002), Retrieved 28 November 2010
  • [2] Seaborg, G. T.; James, R.A. and Morgan, L. O.: “The New Element Americium (Atomic Number 95)”, THIN PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), Vol 14 B The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.1, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949. Abstract; Full text (January 1948), Retrieved 28 November 2010
  • [3] Street, K.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. (1950). “The Isotopes of Americium”. Physical Review. 79 (3): 530. Bibcode:1950PhRv…79..530S. doi:10.1103/PhysRev.79.530.
  • [4] Pepling, Rachel Sheremeta (2003). “Chemical & Engineering News: It’s Elemental: The Periodic Table – Americium”. Retrieved 7 July 2010.
  • [5] Robert E. Krebs (2006). The History and Use of Our Earth’s Chemical Elements: A Reference Guide (Second ed.). Greenwood Publishing Group. p. 322. ISBN 978-0-313-33438-2.
  • [6] “Smoke Detectors and Americium”, Nuclear Issues Briefing Paper, 35, May 2002, archived from the original on 11 September 2002, retrieved 26 August 2015
  • [7] Residential Smoke Alarm Performance, Thomas Cleary. Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology; UL Smoke and Fire Dynamics Seminar. November 2007
  • [8] Bukowski, R. W. et al. (2007) Performance of Home Smoke Alarms Analysis of the Response of Several Available Technologies in Residential Fire Settings, NIST Technical Note 1455-1
  • [9] “Smoke detectors and americium-241 fact sheet” (PDF). Canadian Nuclear Society. Retrieved 31 August 2009.
  • [10] Binder, Harry H. (1999). Lexikon der chemischen Elemente: das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten : mit 96 Abbildungen und vielen tabellarischen Zusammenstellungen. ISBN 978-3-7776-0736-8.

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