Внутри дуантов ионы двигаются по так называемой развертке. Когда ускоренные таким образом ионы достигают наибольшей возможной при данных размерах дуантов скорости, они с помощью отрицательно заряженной пластины меняют свое направление и выводятся из дуантов через окошечко (см. рис. 7б) на облучаемое вещество.
Если в камеру циклотрона впускают газообразный гелий, то получаются гелионы — альфа-частицы, если водород, то протоны, если тяжелый водород (изотоп водорода с массой 2), то дейтроны.
В последнее время в камеры ускоряющих установок стали вводить газы со сравнительно тяжелыми атомами, например азот. Благодаря этому из урана, например, можно получить сразу элемент с порядковым номером 99.
В настоящее время построены сверхмощные ускоряющие установки — синхрофазотроны (рис. 8), которые несколько отличаются по принципу действия от циклотрона и дают возможность сообщать частицам громадную энергию — до 10 миллиардов электрон-вольт. Энергия этих частиц во много раз превышает энергию частиц, получаемых в циклотроне, и в сотни раз энергию частиц природных радиоактивных элементов. При попадании таких частиц в ядро атома последнее претерпевает большие изменения и от него откалываются протоны и нейтроны в большом количестве или «осколки», представляющие собою ядра атомов легких элементов.
На описанных установках можно получать не только быстрые заряженные частицы, но и нейтроны, направляя дейтроны на бериллиевую пластинку. В этом случае происходит следующая реакция:
Большой циклотрон может дать несколько тысяч миллиардов нейтронов в секунду.
С помощью циклотрона и других аппаратов было исследовано большое количество ядерных превращений и получены радиоактивные изотопы всех элементов периодической системы Менделеева.
Большое значение для получения искусственно радиоактивных элементов сыграл урановый ядерный реактор, о котором мы будем говорить позднее.
В настоящее время удалось также получить элементы, которые не найдены в природе и имеют порядковые номера 43 (технеций), 61 (прометий), 85 (астатин) и 87 (франций); а также так называемые трансурановые (стоящие после урана в периодической системе) элементы с порядковыми номерами от 93 до 102.
Излучение искусственно радиоактивных изотопов более разнообразно, чем природных. Большое число их обладает позитронным излучением, распад многих искусственно радиоактивных изотопов сопровождается рентгеновским излучением, которое от гамма-лучей отличается большей длиной волны, а следовательно, и меньшей проникающей способностью.
Большое практическое значение имеют те радиоактивные элементы, период полураспада которых не слишком мал и которые легко могут быть получены. Ниже приведены некоторые искусственные радиоактивные изотопы, используемые при различных исследованиях.
| Таблица некоторых искусственных радиоактивных изотопов, использующихся в практике | ||
|---|---|---|
| Название элемента | Символ изотопа | Период полураспада |
| Водород | 1H3 (T) | 12,41 года |
| Углерод | 6C14 | 5570 лет |
| Натрий | 11Na24 | 14,97 часа |
| Фосфор | 15Р32 | 14,295 дня |
| Сера | 16S35 | 87,1 дня |
| Калий | 19K42 | 12,44 часа |
| Кальций | 20Ca45 | 163 дня |
| Железо | 26Fe59 | 47,1 дня |
| Кобальт | 27Co60 | 5,3 года |
| Медь | 29Cu64 | 12,88 часа |
| Цинк | 30Zn65 | 250 дней |
| Мышьяк | 33As76 | 1,115 дня |
| Бром | 35Br82 | 1,495 дня |
| Серебро | 47Ag110 | 270 дней |
| Иод | 53J131 | 8,14 дня |
| Барий | 56Ва140 | 13,4 дня |
| Вольфрам | 74W185 | 73,2 дня |
| Золото | 79Au198 | 2,697 дня |