铯的同位素

铯（原子量：132.90545196(6)）有41个已知的同位素，原子量范围从112到152，其中只有铯-133是稳定的。寿命最长的放射性铯是铯-135，半衰期有133万年。其次是铯-137，半衰期约30年，以及铯-134有两年的半衰期，其他的同位素半衰期皆低于两周，大部分的都在一小时以下。其中一些同位素在年老的恒星中由较轻的元素通过捕获慢中子（S-过程）合成，也可以在超新星爆发的过程R-过程中合成

## 环境中的铯同位素

天然的铯元素中一般来说仅存在铯-133及痕量的铯-135，但在某些环境中仍然存在着微量的铯-137与铯-134，它们几乎都是在1940年代至1960年代的核试爆及某些核事故中释放出来的。历史上曾造成铯-137释放进入环境中的著名案例包括如切尔诺贝利核事故等。2011年3月11日，日本的福岛第一核电站事故事件发生时，也曾发现它的存在。2011年7月，从福岛县运往东京的11头牛也被检测出1,530到3,200Bq/kg的铯-137，这已严重超出日本规定的500Bq/kg容许值。

## 铯-133

<image>

铯-133是铯的同位素之一，为铯的同位素中，唯一稳定的核素，同时也是天然铯元素中能找的唯一一种核素，因此，铯-133的丰度为100%。铯-133也可以通过在核反应堆中的核裂变产生。尽管其原子核自旋量子数较大（7/2+），可以在其共振频率11.7 MHz处对该同位素进行核磁共振的研究。

自从1967年，国际单位制基于铯的性质定义了其时间单位，也就是秒。国际单位制将一秒定义为不受外场干扰的铯-133的原子基态的两个超精细结构能阶间跃迁所对应的辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。1955年，第一个精确的铯原子钟由路易斯·艾森在英国国家物理实验室建成。在过去的半个多世纪中，人们不停的改进铯原子钟，并且使用它作为标准时间和频率测量的基准。这些钟测量频率的精度为2-3×10-14，相当于时间测量的精度为每天2奈秒，或者140万年1秒。目前最先进的铯原子钟的精度超过了10-15，这意味着从6600万年前恐龙灭绝的时代起其误差仅为2秒钟，被认为是“人类目前所达到的最精确的单位实现”。

## 铯-137

铯-137是铯的放射性同位素之一，半衰期约为30.17年。大约95%通过贝塔衰变为barium-137m1 (137m1Ba, Ba-137m1). 其他约5%直接衰变为稳定的钡-137. Ba-137m1的半衰期为153秒，并放出伽玛射线（这是铯-137放射源的全部伽玛射线来源）。1克铯-137的放射性活度为3.215 terabecquerel (TBq).

铯-137在工业应用中是一种非常常见的作为伽玛射线发射源的同位素。其优势在于它的半衰期大约30年，可以通过核燃料循环获得，并且其最终产物钡-137是一种稳定的同位素。其较高的水溶性是其缺点，使得它无法用在用于食品和医疗用品的大型池式辐射器中。铯-137已经被用在农业、癌症治疗、食品消毒、污水污泥处理以及外科手术设备中。铯的放射性同位素可以用在放射线疗法中针对某些癌症治疗，然而由于目前已经有了更好的替代品，且放射源中易溶于水的氯化铯可能造成大范围污染，放疗中逐渐不再采用铯放射源。在许多工业测量计中都采用了铯-137，包括湿度计、密度计、水平仪以及厚度计。测井设备中也会使用铯-137来测量与岩层中的电子密度。

铯-137也用于水文学研究中。铯是核裂变反应的产物。自从大约1945年核试验开始，一直到20世纪80年代中期，铯137被释放进入大气层，然后立即被吸收入水溶液中。那个时期的年度变化与土壤和沉积层有相关性。铯-134以及含量更少的铯-135也用于水文学研究作为核电工业中产生的铯的度量。这两种同位素不像铯-133或者铯-137那样常见，而且仅能通过人为过程产生。

## 图表

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

## 参考文献

- 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.

## 基本资料

- infobox_name：caesium
- 货币符号：Cs
- 日语原文：铯
- standard atomic weight：132.90545196(6)