1896年柏克萊发現鈾的放射性,1898年施密德(Schmidt)和居里夫人,分别发現釷的放射性。同年,居里夫妇观察到了天然鈾矿的放射性要比鈾化合物强得多的事实,因此推測鈾矿中必定存在着其他具有更强放射性的元素。由此出发,他們发現了新的强放射性元素釙和鐳。1899年德比恩发現錒;1900年道尔恩(Dorn)发现“鐳射气”一氡。
在居里实驗室中,是最早利用游离宝来研究放射性射线强度的(图27-1)。由放射物质发出的射钱使室内空气游离面产生游离电流,并可用电流計测定。在一定电压差网隔内所产生的电流为饱和电流(图27-2)。
1899年卢瑟福开始研究射线的性质。他用鋁箔盖在放射性物质上面,借此吸收輻射。结果发現其中-种射钱可能被百分之几毫米厚的鋁箔所吸收;而另一种要用約100倍厚的鋁箔才能吸收其大部分。他把前者叫做α射錢,后者叫做β射线。然后,在磁場和靜电場中研究放射性射线的偏折,观察到β射錢就是电子,其速度接近光速。α射线的e/m比率为H⁺的1/2,速度約为光速的1/10。后来令α射钱穿过玻璃而收集起来,由光譜檢驗,并确定它是He⁺⁺。另外有一种穿透力很强的射錢不受磁場和电場的偏折,速度等于光速,叫做γ射线。α和β射縵就是a或β的粒子流。
放射性元素发射的α射钱有-定的射程。一般說, 射程是指在15°和760毫米压力的空气中射出所經过的距离。例如鐳226的α射程是3.26厘米,釷232的α射程是2.59厘米。一定的同位素的α射线有着一定的射程。射程可用閃爍鑱(图27-3)来测定。α粒子由A射到ZnS(晶体,含Mn或Cu微量杂质)或Ba[Pt(CN)₄]·4H₂O的熒光屏B上,发生瞬时的閃亮,可在放大鏡C中观察并叶数。左右移动放射性物质,計数发生的閃亮,就能测出射程。α射线在空气中所产生的离子化作用,随射程而逐漸增大,到射程終了时达到最大值。
α射钱的射程,也可以用威尔逊(Wilson)雾室(图27-4)直接观察或照相。云室的原理是把空气驟然膨脹,使温度下降,以致云室中原有的饱和水蒸汽在温度下降后,变为过饱和(虽然空气的体积是大了些)。α射线在空气中沿着射程产生的离子对,恰好成为过飽和水蒸汽凝聚的核心。因此,沿着射程形成了一条細微水滴的徑迹,代表着原来看不见的α射线的徑迹,此徑迹可用强光照明而观察,也可以由摄影而观察。若由两个方向摄影,还可以判断射縷在三度空間中的部位。α徑迹的照相,已見图3-1。β射钱的徑迹,比a的細,弯曲而呈断續状。γ射钱的徑迹,本身看不见,但是由它所产生的电子,沿着与射钱垂直的方向出发而弯曲地散开。
α射线的徑迹还可以让它打在照相乳胶内,显影后在显微饞下观察。这种方法也适用于研究其他质点的徑迹,特别是重质点的径迹,见图27-5。
α, β和γ射线的計数,最便利的方法是使用計数管。图27-6示出一种所謂钟形計数管。射钱由极薄的云母小窗进入游离管。
云母的厚度根据α、β、γ射幾性质的不同而不同。游离管中充以低压的氨及酒精蒸气,管中有一个銅圈作为阴极,中央有一条金屬絲作为阳极,尖端带着一个玻璃珠以避免尖端放电。計数管和电源的接线如图27-7所示。当沒有射线进入以前,将两极間的电位提高到計数管工作区域(即不使发生連續放电)。如果現在有一个β粒子进入管内,那末立刻发生一次放电。酒精蒸气是起着淬灭作用,这样,可以記录进入时间相距千分之一秒的质点。 另外,利用具有放大电流設备和机械計数設备的进位計,使自动記录质点数目。