稀土(Rare earth)是元素週期表中的鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱。根據稀土元素原子電子層結構和物理化學性質,以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產生不同性質的特徵,十七種稀土元素通常分為二組:
輕稀土包括:鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪。
重稀土包括:釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦、鈧、釔。
十七種稀土元素中,十六種都不具有放射性,甚至沒有對人體有害的證明。只有一種元素具有放射性,這就是鉕(Promethium),元素符號為Pm,原子序數為61。已知有17種同位素和4種同質異能素。其中最重要的是從鈾裂變產物中提取或用中子照射146Nd製得的147Pm(半衰期2.64年)。鉕[pǒ]元素是“萬能之土”稀土元素家族成員之一被譽為人工“夜明珠”鉕元素的性質使得其在人類生活中大放光彩。
鉕的主要應用領域——放射發光
放射發光:是指某些物體在放射性同位素的射線作用下產生長時間光輻射的現象。放射發光不產生熱量,也叫“冷光”。比起普通的自發光元素,放射發光的優勢在於它不需要維護保養即可長期提供微弱照明,例如地下指揮部永久性的發光標誌等。
1.人工“夜明珠”
2.軍事
各種飛機、軍艦、坦克、車輛的駕駛室、儀表艙、控制檯的儀表刻度和指標以及炮兵用觀察、測地、指揮器材的分劃鏡、水準器等。利用放射發光粉做塗料,夜間顯示儀表資料十分清晰,一目瞭然。
3、航天
美國阿波羅登月艙中曾使用了125個鉕-147原子燈。用鉕製成的熒光物可用於航標燈。
4、醫用
除此之外,鉕-147可用於製造放射性同位素電池,利用鉕發出射線產生熱量,透過熱電偶將熱能轉化為電能。也可以利用放射線作用於熒光物質產生的熒光照射在矽光電池上而產生電能,這類特殊的電池只有紐扣大小,能持續工作5年之久。可用於導彈中儀器核動力電池,也可作為心臟起搏器電源。
圖7 心臟起搏器(來源:知道日報)
5、農業
鉕-147作為純β放射源是理想的示蹤元素。利用其明顯的選擇性蓄積可研究稀土農業應用的環境安全性。鉕-147在土壤中具有強的吸附性,而且難以遷移,易於在土壤和底泥中積累,並且在水生生物和陸生食用植物中具有明顯的富集性。鉕-147 在動物體臟器和組織間也呈現不均勻分佈,在骨骼、如在骨髓、眼、大腦、心臟和脂肪中殘留量較高,表現了明顯的選擇性蓄積。因此,可以從稀土環境積累影響、“環境優先汙染”類似性、動物臟器組織稀土選擇性蓄積效應及其天然放射性等方面,來研究稀土農業應用的環境安全性。研究還發現,我國北方農村用無煙囪地爐做飯、取暖,室內環境常被天然放射性物質,尤其是鉕-210汙染,某些居民頭髮中鉕-210的含量竟高出常規50多倍。