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[4]，也可以在超新星爆發的過程R-過程中合成[5]

事实速览 同位素, 衰變 ...主要的銫同位素

同位素

衰變

丰度

半衰期 (t1/2)

方式

能量（MeV）

產物

131Cs

人造

9.689 天

ε

0.358

131Xe

133Cs

100%

穩定，帶78粒中子

134Cs

人造

2.0650 年

ε

1.235

134Xe

β−

2.059

134Ba

135Cs

痕量

1.33×106 年[1][2]

β−

0.269

135Ba

137Cs

人造

30.04 年

β−

0.514

137mBa

β−

1.176

137Ba

標準原子質量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 標準)7002132905451960000♠132.90545196(6)[3]

←Xe（54）

Ba（56）→

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Remove ads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。[6]

銫-133

主条目：銫

儲存於氬氣中的高純度銫-133

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[7]。

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[8]。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[9]。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[10]，被認為是「人類目前所達到的最精確的單位實現」[10][11]。

Remove ads銫-137

主条目：銫-137

銫-137是銫的放射性同位素之一，半衰期約為30.17年。[12]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).[13]

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[14]。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。[10][15]。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[16]，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[17][18]。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[19]。測井設備中也會使用銫-137來測量與岩層中的電子密度[20]。

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[21]。

圖表

更多信息 符號, Z ...

符號

Z

N

同位素質量（u）[n 1][n 2]

半衰期[n 1][n 2]

衰變方式[22]

衰變產物[n 3][n 4]

原子核自旋[n 1]

相對豐度（莫耳分率）

激發能量[n 1][n 2]

112Cs

55

57

111.95030(33)#

500(100) µs

p

111Xe

1+#

α

108I

113Cs

55

58

112.94449(11)

16.7(7) µs

p (99.97%)

112Xe

5/2+#

β+ (.03%)

113Xe

114Cs

55

59

113.94145(33)#

0.57(2) s

β+ (91.09%)

114Xe

(1+)

β+, p (8.69%)

113I

β+, α (.19%)

110Te

α (.018%)

110I

115Cs

55

60

114.93591(32)#

1.4(8) s

β+ (99.93%)

115Xe

9/2+#

β+, p (.07%)

114I

116Cs

55

61

115.93337(11)#

0.70(4) s

β+ (99.67%)

116Xe

(1+)

β+, p (.279%)

115I

β+, α (.049%)

112Te

116mCs

100(60)# keV

3.85(13) s

β+ (99.48%)

116Xe

4+,5,6

β+, p (.51%)

115I

β+, α (.008%)

112Te

117Cs

55

62

116.92867(7)

8.4(6) s

β+

117Xe

(9/2+)#

117mCs

150(80)# keV

6.5(4) s

β+

117Xe

3/2+#

118Cs

55

63

117.926559(14)

14(2) s

β+ (99.95%)

118Xe

2

β+, p (.042%)

117I

β+, α (.0024%)

114Te

118mCs

100(60)# keV

17(3) s

β+ (99.95%)

118Xe

(7-)

β+, p (.042%)

117I

β+, α (.0024%)

114Te

119Cs

55

64

118.922377(15)

43.0(2) s

β+

119Xe

9/2+

β+, α (2×10−6%)

115Te

119mCs

50(30)# keV

30.4(1) s

β+

119Xe

3/2(+)

120Cs

55

65

119.920677(11)

61.2(18) s

β+

120Xe

2(-#)

β+, α (2×10−5%)

116Te

β+, p (7×10−6%)

118I

120mCs

100(60)# keV

57(6) s

β+

120Xe

(7-)

β+, α (2×10−5%)

116Te

β+, p (7×10−6%)

118I

121Cs

55

66

120.917229(15)

155(4) s

β+

121Xe

3/2(+)

121mCs

68.5(3) keV

122(3) s

β+ (83%)

121Xe

9/2(+)

IT (17%)

121Cs

122Cs

55

67

121.91611(3)

21.18(19) s

β+

122Xe

1+

β+, α (2×10−7%)

118Te

122m1Cs

45.8 keV

>1 µs

(3)+

122m2Cs

140(30) keV

3.70(11) min

β+

122Xe

8-

122m3Cs

127.0(5) keV

360(20) ms

(5)-

123Cs

55

68

122.912996(13)

5.88(3) min

β+

123Xe

1/2+

123m1Cs

156.27(5) keV

1.64(12) s

IT

123Cs

(11/2)-

123m2Cs

231.63+X keV

114(5) ns

(9/2+)

124Cs

55

69

123.912258(9)

30.9(4) s

β+

124Xe

1+

124mCs

462.55(17) keV

6.3(2) s

IT

124Cs

(7)+

125Cs

55

70

124.909728(8)

46.7(1) min

β+

125Xe

1/2(+)

125mCs

266.6(11) keV

900(30) ms

(11/2-)

126Cs

55

71

125.909452(13)

1.64(2) min

β+

126Xe

1+

126m1Cs

273.0(7) keV

>1 µs

126m2Cs

596.1(11) keV

171(14) µs

127Cs

55

72

126.907418(6)

6.25(10) h

β+

127Xe

1/2+

127mCs

452.23(21) keV

55(3) µs

(11/2)-

128Cs

55

73

127.907749(6)

3.640(14) min

β+

128Xe

1+

129Cs

55

74

128.906064(5)

32.06(6) h

β+

129Xe

1/2+

130Cs

55

75

129.906709(9)

29.21(4) min

β+ (98.4%)

130Xe

1+

β− (1.6%)

130Ba

130mCs

163.25(11) keV

3.46(6) min

IT (99.83%)

130Cs

5-

β+ (.16%)

130Xe

131Cs

55

76

130.905464(5)

9.689(16) d

ε

131Xe

5/2+

132Cs

55

77

131.9064343(20)

6.480(6) d

β+ (98.13%)

132Xe

2+

β− (1.87%)

132Ba

133Cs[n 5][n 6]

55

78

132.905451933(24)

稳定

7/2+

1.0000

134Cs[n 6]

55

79

133.906718475(28)

2.0652(4) a

β−

134Ba

4+

ε (3×10−4%)

134Xe

134mCs

138.7441(26) keV

2.912(2) h

IT

134Cs

8-

135Cs[n 6]

55

80

134.9059770(11)

2.3 x106 a

β−

135Ba

7/2+

135mCs

1632.9(15) keV

53(2) min

IT

135Cs

19/2-

136Cs

55

81

135.9073116(20)

13.16(3) d

β−

136Ba

5+

136mCs

518(5) keV

19(2) s

β−

136Ba

8-

IT

136Cs

137Cs[n 6]

55

82

136.9070895(5)

30.1671(13) a

β− (95%)

137mBa

7/2+

β− (5%)

137Ba

138Cs

55

83

137.911017(10)

33.41(18) min

β−

138Ba

3-

138mCs

79.9(3) keV

2.91(8) min

IT (81%)

138Cs

6-

β− (19%)

138Ba

139Cs

55

84

138.913364(3)

9.27(5) min

β−

139Ba

7/2+

140Cs

55

85

139.917282(9)

63.7(3) s

β−

140Ba

1-

141Cs

55

86

140.920046(11)

24.84(16) s

β− (99.96%)

141Ba

7/2+

β−, n (.0349%)

140Ba

142Cs

55

87

141.924299(11)

1.689(11) s

β− (99.9%)

142Ba

0-

β−, n (.091%)

141Ba

143Cs

55

88

142.927352(25)

1.791(7) s

β− (98.38%)

143Ba

3/2+

β−, n (1.62%)

142Ba

144Cs

55

89

143.932077(28)

994(4) ms

β− (96.8%)

144Ba

1(-#)

β−, n (3.2%)

143Ba

144mCs

300(200)# keV

<1 s

β−

144Ba

(>3)

IT

144Cs

145Cs

55

90

144.935526(12)

582(6) ms

β− (85.7%)

145Ba

3/2+

β−, n (14.3%)

144Ba

146Cs

55

91

145.94029(8)

0.321(2) s

β− (85.8%)

146Ba

1-

β−, n (14.2%)

145Ba

147Cs

55

92

146.94416(6)

0.235(3) s

β− (71.5%)

147Ba

(3/2+)

β−, n (28.49%)

147Ba

148Cs

55

93

147.94922(62)

146(6) ms

β− (74.9%)

148Ba

β−, n (25.1%)

147Ba

149Cs

55

94

148.95293(21)#

150# ms [>50 ms]

β−

149Ba

3/2+#

β−, n

148Ba

150Cs

55

95

149.95817(32)#

100# ms [>50 ms]

β−

150Ba

β−, n

149Ba

151Cs

55

96

150.96219(54)#

60# ms [>50 ms]

β−

151Ba

3/2+#

β−, n

150Ba

关闭

[n 1]畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。

[n 2]用括號括起來的數據代表不確定性。

[n 3]穩定的衰變產物以粗體表示。

[n 4]半衰期超过5亿年的衰变产物以粗斜体表示。

[n 5]用于定义秒

[n 6]裂变产物

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銫的同位素

鋇的同位素

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