銫的同位素

銫（原子量：132.90545196(6)）有41個已知的同位素，原子量範圍從112到152，其中只有銫-133是穩定的。壽命最長的放射性銫是銫-135，半衰期有133萬年。其次是銫-137，半衰期約30年，以及銫-134有兩年的半衰期，其他的同位素半衰期皆低於兩周，大部分的都在一小時以下。其中一些同位素在年老的恆星中由較輕的元素通過捕獲慢中子（S-過程）合成，也可以在超新星爆發的過程R-過程中合成 天然的銫元素中一般來說僅存在銫-133及痕量的銫-135，但在某些環境中仍然存在著微量的銫-137與銫-134，它們幾乎都是在1940年代至1960年代的核試爆及某些核事故中釋放出來的。歷史上曾造成銫-137釋放進入環境中的著名案例包括如車諾比核事故等。2011年3月11日，日本的福島第一核電站事故事件發生時，也曾發現它的存在。2011年7月，從福島縣運往東京的11頭牛也被檢測出1,530到3,200Bq/kg的銫-137，這已嚴重超出日本規定的500Bq/kg容許值。 銫-133是銫的同位素之一，為銫的同位素中，唯一穩定的核素，同時也是天然銫元素中能找的唯一一種核素，因此，銫-133的豐度為100%。銫-133也可以通過在核反應堆中的核裂變產生。儘管其原子核自旋量子數較大（7/2+），可以在其共振頻率11.7 MHz處對該同位素進行核磁共振的研究。 自從1967年，國際單位制基於銫的性質定義了其時間單位，也就是秒。國際單位制將一秒定義為不受外場干擾的銫-133的原子基態的兩個超精細結構能階間躍遷所對應的輻射的9,192,631,770個周期的持續時間。1955年，第一個精確的銫原子鐘由路易斯·艾森在英國國家物理實驗室建成。在過去的半個多世紀中，人們不停的改進銫原子鐘，並且使用它作為標準時間和頻率測量的基準。這些鐘測量頻率的精度為2-3×10-14，相當於時間測量的精度為每天2奈秒，或者140萬年1秒。目前最先進的銫原子鐘的精度超過了10-15，這意味著從6600萬年前恐龍滅絕的時代起其誤差僅為2秒鐘，被認為是「人類目前所達到的最精確的單位實現」。 銫-137是銫的放射性同位素之一，半衰期約為30.17年。大約95%通過貝塔衰變為barium-137m1 (137m1Ba, Ba-137m1). 其他約5%直接衰變為穩定的鋇-137. Ba-137m1的半衰期為153秒，並放出伽瑪射線（這是銫-137放射源的全部伽瑪射線來源）。1克銫-137的放射性活度為3.215 terabecquerel (TBq). 銫-137在工業應用中是一種非常常見的作為伽瑪射線發射源的同位素。其優勢在於它的半衰期大約30年，可以通過核燃料循環獲得，並且其最終產物鋇-137是一種穩定的同位素。其較高的水溶性是其缺點，使得它無法用在用於食品和醫療用品的大型池式輻射器中。銫-137已經被用在農業、癌症治療、食品消毒、污水污泥處理以及外科手術設備中。。銫的放射性同位素可以用在放射線療法中針對某些癌症治療，然而由於目前已經有了更好的替代品，且放射源中易溶於水的氯化銫可能造成大範圍污染，放療中逐漸不再採用銫放射源。在許多工業測量計中都採用了銫-137，包括濕度計、密度計、水平儀以及厚度計。測井設備中也會使用銫-137來測量與岩層中的電子密度。 銫-137也用於水文學研究中。銫是核裂變反應的產物。自從大約1945年核試驗開始，一直到20世紀80年代中期，銫137被釋放進入大氣層，然後立即被吸收入水溶液中。那個時期的年度變化與土壤和沉積層有相關性。銫-134以及含量更少的銫-135也用於水文學研究作為核電工業中產生的銫的度量。這兩種同位素不像銫-133或者銫-137那樣常見，而且僅能通過人為過程產生。 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。 用括號括起來的數據代表不確定性。 穩定的衰變產物以粗體表示。 半衰期超过5亿年的衰变产物以粗斜体表示。 用于定义秒 裂变产物 MacDonald, C. M.; Cornett, R. J.; Charles, C. R. J.; Zhao, X. L.; Kieser, W. E. Measurement of the 135Cs half-life with accelerator mass spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry. Physical Review C (American Physical Society (APS)). 2016-01-19, 93 (1). ISSN 2469-9985. doi:10.1103/physrevc.93.014310.  Kondev, F. 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