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

## 環境中的銫同位素

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

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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

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。

## 圖表

p

111Xe

α

108I

p (99.97%)

112Xe

β+ (.03%)

113Xe

β+ (91.09%)

114Xe

β+, p (8.69%)

113I

β+, α (.19%)

110Te

α (.018%)

110I

β+ (99.93%)

115Xe

β+, p (.07%)

114I

β+ (99.67%)

116Xe

β+, p (.279%)

115I

β+, α (.049%)

112Te

β+ (99.48%)

116Xe

β+, p (.51%)

115I

β+, α (.008%)

112Te

117Cs

116.92867(7)

8.4(6) s

β+

117Xe

(9/2+)#

6.5(4) s

β+

117Xe

3/2+#

β+ (99.95%)

118Xe

β+, p (.042%)

117I

β+, α (.0024%)

114Te

β+ (99.95%)

118Xe

β+, p (.042%)

117I

β+, α (.0024%)

114Te

β+

119Xe

β+, α (2×10−6%)

115Te

30.4(1) s

β+

119Xe

3/2(+)

β+

120Xe

β+, α (2×10−5%)

116Te

β+, p (7×10−6%)

118I

β+

120Xe

β+, α (2×10−5%)

116Te

β+, p (7×10−6%)

118I

121Cs

120.917229(15)

155(4) s

β+

121Xe

3/2(+)

β+ (83%)

121Xe

IT (17%)

121Cs

β+

122Xe

β+, α (2×10−7%)

118Te

>1 µs

(3)+

3.70(11) min

β+

122Xe

8-

360(20) ms

(5)-

123Cs

122.912996(13)

5.88(3) min

β+

123Xe

1/2+

1.64(12) s

IT

123Cs

(11/2)-

114(5) ns

(9/2+)

124Cs

123.912258(9)

30.9(4) s

β+

124Xe

1+

6.3(2) s

IT

124Cs

(7)+

125Cs

124.909728(8)

46.7(1) min

β+

125Xe

1/2(+)

900(30) ms

(11/2-)

126Cs

125.909452(13)

1.64(2) min

β+

126Xe

1+

>1 µs

171(14) µs

127Cs

126.907418(6)

6.25(10) h

β+

127Xe

1/2+

55(3) µs

(11/2)-

128Cs

127.907749(6)

3.640(14) min

β+

128Xe

1+

129Cs

128.906064(5)

32.06(6) h

β+

129Xe

1/2+

β+ (98.4%)

130Xe

β- (1.6%)

130Ba

IT (99.83%)

130Cs

β+ (.16%)

130Xe

131Cs

130.905464(5)

9.689(16) d

EC

131Xe

5/2+

β+ (98.13%)

132Xe

β- (1.87%)

132Ba

133Cs

132.905451933(24)

Stable

7/2+

1.0000

β-

134Ba

EC (3×10−4%)

134Xe

2.912(2) h

IT

134Cs

8-

135Cs

134.9059770(11)

2.3 x106 a

β-

135Ba

7/2+

53(2) min

IT

135Cs

19/2-

136Cs

135.9073116(20)

13.16(3) d

β-

136Ba

5+

β-

136Ba

IT

136Cs

β- (95%)

137mBa

β- (5%)

137Ba

138Cs

137.911017(10)

33.41(18) min

β-

138Ba

3-

IT (81%)

138Cs

β- (19%)

138Ba

139Cs

138.913364(3)

9.27(5) min

β-

139Ba

7/2+

140Cs

139.917282(9)

63.7(3) s

β-

140Ba

1-

β- (99.96%)

141Ba

β-, n (.0349%)

140Ba

β- (99.9%)

142Ba

β-, n (.091%)

141Ba

β- (98.38%)

143Ba

β-, n (1.62%)

142Ba

β- (96.8%)

144Ba

β-, n (3.2%)

143Ba

β-

144Ba

IT

144Cs

β- (85.7%)

145Ba

β-, n (14.3%)

144Ba

β- (85.8%)

146Ba

β-, n (14.2%)

145Ba

β- (71.5%)

147Ba

β-, n (28.49%)

147Ba

β- (74.9%)

148Ba

β-, n (25.1%)

147Ba

β-

149Ba

β-, n

148Ba

β-

150Ba

β-, n

149Ba

β-

151Ba

β-, n

150Ba

## 參考文獻

- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties , Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

## 基本資料

- infobox_name：caesium
- 貨幣符號：Cs
- 日語原文：銫
- standard atomic weight：132.90545196(6)