銫的同位素

**主要的銫同位素**
標準原子質量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 標準)	132.90545196(6);
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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]

環境中的銫同位素编辑

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编辑

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]。

銫-137编辑

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]。

圖表编辑

符號	Z（ p ）	N（ n ）	同位素質量（u）	半衰期	衰變方式^[22]^{[n 1]}	衰變產物^{[n 2]}	原子核自旋	相對豐度（莫耳分率）	相對豐度的變化量（莫耳分率）
符號	激發能量			半衰期	衰變方式^[22]^{[n 1]}	衰變產物^{[n 2]}	原子核自旋	相對豐度（莫耳分率）	相對豐度的變化量（莫耳分率）
¹¹²Cs	55	57	111.95030(33)#	500(100) µs	p	¹¹¹Xe	1+#
¹¹²Cs	55	57	111.95030(33)#	500(100) µs	α	¹⁰⁸I	1+#
¹¹³Cs	55	58	112.94449(11)	16.7(7) µs	p (99.97%)	¹¹²Xe	5/2+#
¹¹³Cs	55	58	112.94449(11)	16.7(7) µs	β⁺ (.03%)	¹¹³Xe	5/2+#
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+#
¹¹⁵Cs	55	60	114.93591(32)#	1.4(8) s	β⁺, p (.07%)	¹¹⁴I	9/2+#
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+
¹¹⁹Cs	55	64	118.922377(15)	43.0(2) s	β⁺, α (2×10⁻⁶%)	¹¹⁵Te	9/2+
^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(+)
^121mCs	68.5(3) keV			122(3) s	IT (17%)	¹²¹Cs	9/2(+)
¹²²Cs	55	67	121.91611(3)	21.18(19) s	β⁺	¹²²Xe	1+
¹²²Cs	55	67	121.91611(3)	21.18(19) s	β⁺, α (2×10⁻⁷%)	¹¹⁸Te	1+
^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+
¹³⁰Cs	55	75	129.906709(9)	29.21(4) min	β⁻ (1.6%)	¹³⁰Ba	1+
^130mCs	163.25(11) keV			3.46(6) min	IT (99.83%)	¹³⁰Cs	5-
^130mCs	163.25(11) keV			3.46(6) min	β⁺ (.16%)	¹³⁰Xe	5-
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+
¹³²Cs	55	77	131.9064343(20)	6.480(6) d	β⁻ (1.87%)	¹³²Ba	2+
¹³³Cs^{[n 3]}^{[n 4]}	55	78	132.905451933(24)	稳定			7/2+	1.0000
¹³⁴Cs^{[n 4]}	55	79	133.906718475(28)	2.0652(4) a	β⁻	¹³⁴Ba	4+
¹³⁴Cs^{[n 4]}	55	79	133.906718475(28)	2.0652(4) a	ε (3×10⁻⁴%)	¹³⁴Xe	4+
^134mCs	138.7441(26) keV			2.912(2) h	IT	¹³⁴Cs	8-
¹³⁵Cs^{[n 4]}	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-
^136mCs	518(5) keV			19(2) s	IT	¹³⁶Cs	8-
¹³⁷Cs^{[n 4]}	55	82	136.9070895(5)	30.1671(13) a	β⁻ (95%)	^137mBa	7/2+
¹³⁷Cs^{[n 4]}	55	82	136.9070895(5)	30.1671(13) a	β⁻ (5%)	¹³⁷Ba	7/2+
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-
^138mCs	79.9(3) keV			2.91(8) min	β⁻ (19%)	¹³⁸Ba	6-
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+
¹⁴¹Cs	55	86	140.920046(11)	24.84(16) s	β⁻, n (.0349%)	¹⁴⁰Ba	7/2+
¹⁴²Cs	55	87	141.924299(11)	1.689(11) s	β⁻ (99.9%)	¹⁴²Ba	0-
¹⁴²Cs	55	87	141.924299(11)	1.689(11) s	β⁻, n (.091%)	¹⁴¹Ba	0-
¹⁴³Cs	55	88	142.927352(25)	1.791(7) s	β⁻ (98.38%)	¹⁴³Ba	3/2+
¹⁴³Cs	55	88	142.927352(25)	1.791(7) s	β⁻, n (1.62%)	¹⁴²Ba	3/2+
¹⁴⁴Cs	55	89	143.932077(28)	994(4) ms	β⁻ (96.8%)	¹⁴⁴Ba	1(-#)
¹⁴⁴Cs	55	89	143.932077(28)	994(4) ms	β⁻, n (3.2%)	¹⁴³Ba	1(-#)
^144mCs	300(200)# keV			<1 s	β⁻	¹⁴⁴Ba	(>3)
^144mCs	300(200)# keV			<1 s	IT	¹⁴⁴Cs	(>3)
¹⁴⁵Cs	55	90	144.935526(12)	582(6) ms	β⁻ (85.7%)	¹⁴⁵Ba	3/2+
¹⁴⁵Cs	55	90	144.935526(12)	582(6) ms	β⁻, n (14.3%)	¹⁴⁴Ba	3/2+
¹⁴⁶Cs	55	91	145.94029(8)	0.321(2) s	β⁻ (85.8%)	¹⁴⁶Ba	1-
¹⁴⁶Cs	55	91	145.94029(8)	0.321(2) s	β⁻, n (14.2%)	¹⁴⁵Ba	1-
¹⁴⁷Cs	55	92	146.94416(6)	0.235(3) s	β⁻ (71.5%)	¹⁴⁷Ba	(3/2+)
¹⁴⁷Cs	55	92	146.94416(6)	0.235(3) s	β⁻, n (28.49%)	¹⁴⁷Ba	(3/2+)
¹⁴⁸Cs	55	93	147.94922(62)	146(6) ms	β⁻ (74.9%)	¹⁴⁸Ba
¹⁴⁸Cs	55	93	147.94922(62)	146(6) ms	β⁻, n (25.1%)	¹⁴⁷Ba
¹⁴⁹Cs	55	94	148.95293(21)#	150# ms [>50 ms]	β⁻	¹⁴⁹Ba	3/2+#
¹⁴⁹Cs	55	94	148.95293(21)#	150# ms [>50 ms]	β⁻, n	¹⁴⁸Ba	3/2+#
¹⁵⁰Cs	55	95	149.95817(32)#	100# ms [>50 ms]	β⁻	¹⁵⁰Ba
¹⁵⁰Cs	55	95	149.95817(32)#	100# ms [>50 ms]	β⁻, n	¹⁴⁹Ba
¹⁵¹Cs	55	96	150.96219(54)#	60# ms [>50 ms]	β⁻	¹⁵¹Ba	3/2+#
¹⁵¹Cs	55	96	150.96219(54)#	60# ms [>50 ms]	β⁻, n	¹⁵⁰Ba	3/2+#

備註：畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

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註釋编辑

^ 縮寫的涵義：
ε：电子俘获
 IT：核異構轉變
 β⁺：正电子发射
 β⁻：貝他衰變
^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
^ 用于定义秒
^ ^4.0 ^4.1 ^4.2 ^4.3 裂变产物

参考文獻编辑

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[23] 縮寫的涵義：
ε：电子俘获
IT：核異構轉變
β⁺：正电子发射
β⁻：貝他衰變

[24] 穩定的衰變產物以粗體表示。

[25] 用于定义秒

[FP-26] 4.0 ^4.1 ^4.2 ^4.3 裂变产物

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