示蹤的是顯示蹤跡的意思，例如：人們對(duì)候鳥(niǎo)、野牛、角馬等動(dòng)物的遷徒追蹤是將微型無(wú)線電發(fā)射器捆綁在這些動(dòng)物身上，當(dāng)這些個(gè)體隨著種群一起動(dòng)動(dòng)時(shí)，只要接收并對(duì)有關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理后就能推知總體的位置、行動(dòng)速度、走過(guò)的區(qū)域等等人們想知道的信息。

放射性同位素示蹤的特點(diǎn)

同位素就是一種元素存在著質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的幾種原子。由于質(zhì)子數(shù)相同，所以它們的核電荷和核外電子數(shù)都是相同的（質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)），并具有相同電子層結(jié)構(gòu)。因此，同位素的化學(xué)性質(zhì)是相同的，處于周期表的同一位置上，稱做同位素。放射性同位素是不穩(wěn)定的，它會(huì)“變”。會(huì)不間斷地、自發(fā)地放射出射線。

為什么人們要使用放射性同位素作為示蹤劑？

放射性同位素發(fā)出的射線能被探測(cè)器測(cè)出，測(cè)量的靈敏度極高，所以示蹤劑的濃度可以很低，避免了示蹤劑濃度大引起下沉而造成的誤差，因此我們將某種同位素釋放在水中，它們就會(huì)隨著水一起流動(dòng)，因此可以示蹤水的流動(dòng)速度和流動(dòng)方向，只要將它們檢測(cè)出來(lái)，我們就能得到地下水的多種性狀參數(shù)，由于深層的地下水有很大的壓力，并且伴有泥沙等多種雜質(zhì)，其它的測(cè)量方法如光學(xué)，電磁，聲波等都會(huì)受到不同的干擾，而放射性同位素發(fā)出的放射線可穿過(guò)測(cè)量探頭的不銹鋼外殼被探測(cè)器接收到，隔絕各種惡劣的環(huán)境條件，工作可靠，這是其它測(cè)量方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

放射性同位素示蹤水平流流向測(cè)量原理示意圖

水平流測(cè)量探頭的示意圖如左圖所示，在探頭的內(nèi)部均勻分布著6個(gè)射線探測(cè)器，當(dāng)投源器將放射性溶液從4個(gè)投源孔投放出來(lái)時(shí)，對(duì)于探頭而言是四周均勻分布的，當(dāng)水流往一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，放射性示蹤劑暈就會(huì)發(fā)生變化，這樣6個(gè)射線探測(cè)器接收到的射線量就不一樣，結(jié)合電子羅盤確定的角度，就能計(jì)算出水流的方向了。

放射性同位素示蹤水平流流速測(cè)量原理示意圖

當(dāng)水流流入探頭附近時(shí)，流入的水就會(huì)稀釋原來(lái)的放射同位素濃度，部分同位素流出，在開(kāi)始和經(jīng)過(guò)一段時(shí)間各測(cè)量一段相同的時(shí)間，所得到的計(jì)數(shù)值一定是不斷減少的，在無(wú)垂向流或垂向流較小時(shí)(V v<1 m／h )，可用點(diǎn)稀釋法測(cè)定地下水的滲透流速。濾水管(或裸孔)中的地下水被微量的放射性同位素標(biāo)記，并混合均勻，示蹤同位素隨著地下水的流動(dòng)而進(jìn)入到含水層。可以證明地下水為層流時(shí)，放射性同位素計(jì)數(shù)值的變化和滲透流速Vf的關(guān)系服從如圖公式，N0是初始計(jì)數(shù)，N是t時(shí)刻計(jì)數(shù)，t是測(cè)量時(shí)間，r1是測(cè)管內(nèi)徑：r0是探頭半徑；α是校正系數(shù)。

放射性同位素垂向流流速流向的測(cè)量

由示意圖中可以看到，垂向流的射線探測(cè)器是垂直安放的，當(dāng)投源器投放出來(lái)放射性溶液，它先被最近的探測(cè)器接收到，然后隨水流的運(yùn)動(dòng)，被另一個(gè)探測(cè)器接收，兩者相隔的時(shí)間可以測(cè)量出，距離也是確定的，這樣水流的速度就被測(cè)量出來(lái)了。

放射性同位素的選用

放射性同位素有很多種，我們選用的是碘-131口服液，這是醫(yī)院為了治療和檢查給病人口服的一種藥劑，它的半衰期為8天，為無(wú)色透明液體，各地市甲級(jí)醫(yī)院均有同位素科，來(lái)源較容易，安全性好，價(jià)格合理。碘-131按國(guó)家有關(guān)規(guī)定，在做了適當(dāng)?shù)姆派湫苑雷o(hù)包裝后，可由鐵路、航空作包裹行李運(yùn)輸。目前的包裝如圖所示，外殼是一個(gè)直徑27厘米的塑料容器，中間安放一個(gè)鐵殼鉛罐，由足夠厚度的鉛把射線給擋住出不來(lái)，打開(kāi)鉛蓋，可以看到一個(gè)類似青霉素瓶的玻璃小瓶，里面有少量的透明液體，這就是放射性同位素，使用時(shí)需要加水進(jìn)行稀釋，然后再使用，碘-131每過(guò)8天， 就有一半通過(guò)衰變消失了，所以經(jīng)過(guò)10半衰期，就基本沒(méi)有放射性了。