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氙气同位素(Xe同位素)的来源及应用!

氙气同位素(Xe同位素)的来源及应用!

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  • Time of issue:2023-12-18 10:39
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(Summary description)氙气同位素(Xe同位素)是一种无色、无味、不燃烧的惰性压缩气体,在空气中的含量仅为90ppm。氙气可以溶解在细胞油中,导致细胞麻醉和膨胀,暂时停止神经末梢。80%氙气和20%氧气的混合物被用作无副作用的麻醉剂。

氙气同位素(Xe同位素)的来源及应用!

(Summary description)氙气同位素(Xe同位素)是一种无色、无味、不燃烧的惰性压缩气体,在空气中的含量仅为90ppm。氙气可以溶解在细胞油中,导致细胞麻醉和膨胀,暂时停止神经末梢。80%氙气和20%氧气的混合物被用作无副作用的麻醉剂。

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氙气同位素(Xe同位素)的来源及应用!

氙气是一种无色、无味、不燃烧的惰性压缩气体,空气中含量为90ppm。氙气可溶解在细胞油中,引起细胞麻醉和膨胀,暂时停止神经末梢的作用。80%氙气和20%氧气的混合物被用作无副作用的麻醉剂。在原子能工业中,氙气可用于检测高速粒子、粒子和介子的存在。

氙的同位素用于测量脑血流量,研究肺功能,计算胰岛素分泌。

已知氙有32种同位素,包括氙113、氙115至氙145。

氙和其他同族元素最初被称为惰性气体(现在被改为稀有气体),不容易与其他物质发生化学作用,但自1962年以来,氙的化合物已经被发现。已知的氙有80多种化合物,包括氟化物(二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙)、氢化物和氙化物,以及高氙酸钠。三氧化氙爆炸性很强。除了个别化合物,氙化合物是无色的。

自然形成的氙气由8种稳定的同位素组成,在每种元素中排名第二。第一个是锡,它有10个稳定的同位素。氙和锡是唯一一个稳定同位素数量超过7个的元素。同位素气体124xe和134xe可以根据预测进行双重β衰变,但没有实验证明,所以这两种氙气同位素仍然被认为是稳定的。除了这些稳定的同位素外,氙气还有40多种不稳定的同位素。其中,寿命最长的是136xe,它将是双重的β半衰期为2.11×1021年。129I在β衰变后,会产生129Xe同位素。半衰期为1600万年。另外131mXee。、133Xe、133mxe和135xe都是235U和239Pu的核裂变产物,因此被用来检测核爆炸的发生。

氙气的两种稳定同位素129xe和131xe具有非零固有角动量(自旋,可用于核磁共振)。氙气的核自旋对齐可以超过普通极化。这种自旋极化可以超过其最高可能值的50%,远远大于玻尔兹曼分布的平衡值(在室温下通常不超过最高值的0.001%)。这种不平衡的自旋对齐是短暂的,称为超极化现象。氙气的超极化过程称为光抽(但不同于激光抽)。

由于129Xe原子核的自旋转为1/2,其电四极矩为零,因此129Xe核在与其他原子相撞时不会相互作用。这使得它的超极化状态可以持续更长时间,甚至在激光束关闭和碱气体在室温表面冷凝后。129Xe的自旋极化可以在血液中持续数秒,在气态下持续数小时,在深度冷冻的固态下持续数天。相比之下,131Xe的核自旋转为3/2,四极矩不为零,T1的放松时间在毫秒到秒之间。

氙气的一些同位素,如133xe和135xe,可以在核反应炉中照射裂变物质。135xe在核裂变反应炉中起着重要的作用。135xe的热中子截面很高(2.6×106靶恩)可用作中子吸收剂或中子毒物,从而减缓或停止连锁反应。氙在曼哈顿计划中使用的最早的反应炉中使用。135xe作为反应炉中的中子毒物,对切尔诺贝尔核事故有重要影响。反应炉的关闭或功率的降低会导致135xe的积累,使反应炉进入所谓的碘坑(或氙坑)状态。

在不利条件下,高浓度的放射性氙同位素可以从核反应炉中释放出来,包括从开裂的燃料棒或冷却水中的铀中释放裂变产物。

陨石中氙同位素的比例可用于研究太阳系的形成和演化。碘氙放射性定年法可以测量核合成到太阳星云中固体物体收缩的时间。1960年,物理学家约翰·雷诺(JohnH.Reynolds)发现一些陨石中的氙气129含量极高。他推断这是碘-129的衰变产物。这种同位素可以通过宇宙射线分散和核裂变缓慢产生,但只能在超新星爆炸中产生。由于129I的半衰期(1600万年)相对于宇宙时间非常短,可以推断,从超新星爆炸到陨石凝固的时间非常短。太阳系形成前不久,一颗超新星爆炸,产生129xe同位素,也可能导致前太阳气云收缩。

其他氙同位素比例也可用于研究行星分化和气体释放过程,包括129xe/130xe和136xe/130xe。例如,火星大气层的氙含量与地球相似,约为0.08%,但其129xe比例高于地球和太阳。这种同位素是由放射性衰变引起的,因此火星很可能在形成后1亿年内失去大部分原始大气。新墨西哥州二氧化碳井气中发现的高比例129xe是地球形成后不久地幔核衰变产生的气体之一。
 

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