周永胜　谢全新　耿冰霜

【摘 要】高丰度的氙同位素被广泛应用于医疗诊断、惯性导航、基础物理以及放射性同位素生产等领域，其中124Xe被用来生产放射性同位素125I，超极化气体129Xe和131Xe是肺部磁共振成像以及核磁共振陀螺仪的关键材料，而136Xe被用于浓缩氙观测站。采用专用设备进行氙同位素分离是目前获取氙同位素最有效的方法。本文对氙同位素的应用领域、分离方法以及氙同位素的生产现状进行综述。

【关键词】氙同位素；磁共振成像；核磁共振陀螺仪

Review of Application and Production of Xe Isotopes

ZHOU Yong-sheng XIE Quan-xin GENG Bing-shuang

（Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry， Tianjin 300180， China）

【Abstract】Xenon isotopes with high abundance are widely applied in fields such as medical diagnosis， inertial navigation， basic physics and the production of radioisotopes. 124Xe is used in the production of the radioisotope 125I， hyperpolarized 129Xe and 131Xe are the key materials of magnetic resonance imaging（MRI）and nuclear magnetic resonance gyros（NMRG）， and 136Xe is used in the enriched xenon observatory（EXO）. Separating xenon isotopes by special equipment is proved to be the most efficient method for obtaining xenon isotopes. The application fields， separation method and production current status of Xe isotopes are reviewed.

【Key words】Xenon isotopes； Magnetic resonance imaging； Nuclear magnetic resonance gyros

0 引言

氙是一种非金属元素，化学符号Xe，原子序数54，氙单质在常温下是无色无味的气体，分子以单原子构成，相对分子质量为131.30。氙属于惰性气体，化学性质极不活泼，主要存在于空气中，但含量极低，每100毫升空气中含氙约0.0087毫升。天然氙一般从液态空气中与氪一起被分离得到。氙有九种稳定同位素，各同位素及其天然含量分别为：124Xe（0.094%）、126Xe（0.089%）、128Xe（1.875%）、129Xe（26.074%）、130Xe（4.011%）、131Xe（21.210%）、132Xe（27.108%）、134Xe（10.451%）、136Xe（9.088%）。氙同位素被广泛应用于医疗诊断、惯性导航技术、基础物理研究以及放射性同位素生产等诸多领域。分离氙同位素的方法主要是气体离心法。本文主要介绍氙同位素的应用领域、氙同位素分离方法的技术特点以及国内外氙同位素生产现状。

1 Xe同位素的应用

应用最广的氙同位素主要有124Xe、129Xe、131Xe和136Xe四种同位素。

124Xe同位素作为初始靶材，通过反应堆中的中子辐照得到125Xe，125Xe经β衰变后生成放射性同位素125I。由于125I的半衰期较长（59.407 d）、γ射线能量低且无β辐射，对人体产生的辐射损伤小，因此125I在生物医学、放射免疫体外诊断和近距离植入治疗肿瘤等方面得到了广泛应用。……