人类能否制造放射源？由此制成的放射源有哪些用途？ 第1页

这是个好问题，一提到放射源，大部分人想到的都是天然放射源，比如居里夫妇从沥青中提炼的放射性镭元素。然而，在对辐射的应用中，人工制成的放射源，才是主力军。下面我大概介绍下，人工制造放射源的方式，以及制成的“放射源”（确切地说应该是放射性同位素）的应用都有哪些。

人工制造放射性同位素（radioisotope），原理简单地来说，就是炼金术（大雾）

简单地说，就是通过核反应来改变元素中，质子或中子的数量（也被称为核嬗变）。人们正是基于这一原理，经由不同的途径，使稳定无放射性的靶材料，嬗变为放射性同位素。目前常用的方式有两种：

1. 粒子加速器
2. 核反应堆

粒子加速器生产放射性同位素，并不是很新鲜的事情。以美国的布鲁克海文国家实验室 (BNL)为例，其高能物理研究中，相当一部分运营经费，来源于加速器生产的医用同位素。其下辖的直线加速器同位素生产设备 (BLIP)，是世界上最早的一批专注于同位素生产的，高能质子加速器。另外，BLIP也是美国能源部的直属机构，旨在为医学界及工业界提供放射性同位素，使得这些放射性同位素更便捷地应用于这些领域中^[1]。

下图，即为BLIP通过质子束轰击氯化铷 (RbCl)靶材，来制作锶82 (Sr-82)的示意图。可以看到，核反应所产生的物质，并不只有一种，其中黑色字体的Sr为锶的稳定同位素。

也正是因为放射性同位素的广泛应用，使得这门生意变得非常的有利可图。医用质子加速器的生产商们，也纷纷加入到这一行列中来。比如专注于医用回旋加速器的生产商IBA，就推出了自己的30MeV质子加速器，用以生产正电子断层扫描 (Positron Emission Tomography)所需的，放射正电子的放射性核素 (比如：氟-18)。

类似的，在核反应堆中，同样可以通过放入靶材料，来制备放射性同位素。反应堆中的中子，也可以与物质发生核反应，产生新的元素。不过我并非这方面的专家，具体的细节，希望有其他小伙伴可以补充。对中子核反应感兴趣的小伙伴，可以参考我的另一个回答：

放射性同位素的应用非常广泛，甚至可以说已经渗透到了我们生活中的各个方面：无论是医疗，食品消毒，还是工业探伤。甚至连预防火灾，都有它们的身影。下面我大致说几个，供知友参考。

镅-241

镅-241，就是我们日常生活中经常会遇到的一种 粒子放射源，只是它隐藏得很深，我们很难注意到它的存在。

上图中就是镅-241“躲藏”的地方：电离传感烟雾报警器。镅-241衰变后产生的 粒子动能约为5.5MeV，其在空气中会产生电离。而烟雾报警器中的小型电离室，在两端加了电压的情况下，可以收集电离后的电子和正离子，从而产生电流。但当空气中开始弥漫起烟雾时，正离子会被烟雾中的颗粒吸附，从而阻断正离子的收集，干扰电流的形成。下图是这种烟雾报警器的工作原理图：

钴-60

钴-60的用途可以说相当的多，除了广为人知的工业探伤，还广泛应用与癌症放疗。世界上首例接受放疗的病人，既是在1951年接受了医用钴-60伽马放射源机器的放射治疗。作为伽马放射源，钴-60的伽马射线拥有着极强的穿透力。所以，在实际操作中，会使用不同方向的伽马光束，交叉照射肿瘤区域，这样可以在达到杀伤癌细胞的同时，减少对周边健康细胞的辐射损伤（见下图）。

另一方面，钴-60还被应用于食品消毒领域。伽马射线杀菌的好处有很多，不同于过去的高温杀菌，其可以在不影响口感的情况下，做到安全杀菌。比如川渝地区的凤爪产业^[2]，就是利用钴-60放射源，对凤爪进行杀菌。而钴-60不到2MeV的低能伽马射线，不同于中子辐射和更高能量的伽马射线，并不会使被辐射的物质产生放射性同位素(活化)，所以无需担心辐射物质“残留”。

氟-18

在本文讲加速器时，曾经提到了氟-18。与钴-60这类直接用于放疗的放射源不同，氟-18是应用于PET扫描 (Positron emission tomography)：当注入生物体内的氟-18发生的正电子衰变时，其产生的正电子会与电子相遇后，发生“电子对湮灭”，从而产生两个背向而驰的光子。通过对这两个光子的探测和路径重建，即可得到湮灭发生的位置信息。通过这一现象，可以对某个特定癌变器官或组织进行PET扫描，从而得出病灶的具体位置 (癌细胞代谢更为旺盛，所以会吸收更多放射性同位素的“载体”)。湮灭产生的光子，能量均在511keV左右，正是我们所提的伽马射线。下图为重建后的PET全身影像^[3]，供知友参考。

总的来说，人类不只是可以制造放射源，对放射源的应用更是深入到了日常生活中的方方面面。短短的一篇回答，很难涵盖所有。对放射源应用感兴趣的小伙伴，可以自行在网上搜索。相信我，你一定会大开眼界的。

参考

1. ^Boosting Production of Radioisotopes for Diagnostics and Therapeutics https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=26124
2. ^核技术钴-60放射源杀菌 https://talk.ifeng.com/a/20170901/44671318_0.shtml
3. ^PET scan https://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_tomography