高压合成高温超导体HgBa2Ca2Cu3O8+δ时Hg、Ba等元素对人体的潜在影响
作者：徐生辉
单位：中山医科大学物理教研室，广东 广州 510089
关键词：高压合成；高温超导体；Hg1223
中国医学物理学杂志000319 摘要: 本文讨论了高压合成高温超导体HgBa2Ca2Cu3O8+δ时Hg、Ba等元素对人体的潜在影响,分析结果表明在本实验条件下它们对人体影响不大。
中图分类号: Q6 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0168-02
The potential effect of Hg、Ba elements on human body for the high pressure synthesized HgBa2Ca2Cu3O8+δ superconductors
, 百拇医药
XU Sheng-hui
(Department of Physics,Sun Yat-Sen University of Medical Science,Guangzhou 510089,China)
Abstract：The effect of Hg、Ba elements on human body for the high pressure synthesized HgBa2Ca2Cu3O8+ superconductors has been investigated. The results show that under these experiments condition,their effects on human body are not significant.
Key words：high pressure synthesis;high tempersture supercondutor;Hg1223
, 百拇医药
引言目前最高超导转变温度的超导体为HgBa2Ca2Cu3O8+δ(Hg1223),它的临界温度Tc在常压下为134K[1],在30GPa的高压下为164K[2]。尽管人们做了大量的工作,但要合成高纯度的Hg1223仍很困难,特别是在常压下的合成,人们用精密控制气-固反应的方法在常压下合成HgBa2Ca2Cu3O8+δ样品的纯度为75%[3],纯度低的其中一个重要原因是HgO的分解温度很低(550℃)以及合成中很高的Hg蒸汽压。本文采用了近年来强劲有效的高温高压合成方法,获得了高纯度样品,而有关高压合成温度、时间及压力等合成条件对形成Hg1223的影响已有科学工作者做了这方面的研究[3],但对于合成过程中Hg、Ba等元素对人体的潜在影响则未见有报道,本文重点在这方面作了深入探讨,这对于从事这方面工作的科技人员来说具有很好的参考意义。
1 材料和实验
制作初级产物Ba2Ca2Cu3O7的原材料为BaO(99.5%)、CaO(99.95%)、CuO(99.999%)。按照化学计量的理想配比将这些氧化物在氩气袋中混合研磨,所得粉末在865℃具流动氧气的石英管炉中煅烧三天,其间多次取出重新研磨使之均匀。接着将HgO(99.998%)与适量的初级产物在氩气袋中混合研磨,并压成小圆片。使用氩气袋是为了尽量避免粉末暴露在空气中以减少污染。压好的小圆片用金箔密封后置于以BaCO3为压力媒质的样品模套中,接着用Rockland公司制造的活塞式柱形高压设备加压至3GPa并在合成过程中保持此压力不变,将样品温度升高到880～980℃合成1～18小时后,即在60秒内急剧淬火至室温,最后小心取出样品。
, 百拇医药
样品的结构用X射线衍射(XRD)进行分析测定,所用设备为Rigaku D-MAX/BIII粉末衍射仪。
2 分析与讨论
合成纯Hg1223相的样品仍然是非常具挑战性的工作,在本实验条件下、当合成时间约5小时时,本文获得了高纯度的样品,经X射线衍射图分析,可得晶格常数为a=38.48 nm,c=157.47 nm。这与文献[3]的结果是基本吻合的。下面重点探讨合成过程中Hg、Ba等元素对人体的潜在影响。
2.1 Hg元素的影响
汞是一种液态银白色金属,在常温下具有易蒸发的特性,温度越高,挥发越快、越多。因此,在一般情况下汞以蒸汽形态经呼吸道进入人体肺部,通过肺泡膜后在血液和组织中逐步氧化为汞离子,在血液中大部分与血红蛋白结合,从而干扰细胞的正常代谢,造成细胞损害。此外,汞与蛋白质巯基有特殊的亲和力,与酶的巯基结合使一系列含巯基酶的活性受到抑制,造成机体的代谢障碍,特别是中枢神经系统和植物神经的功能受到损害。可见,汞对人体的影响不容忽视。
, 百拇医药
在本实验中,Hg1223的合成是在高温高压下进行的,由于高压下较好控制了HgO的分解且汞蒸汽密闭在高压样品盒内,所以合成过程中几乎不会释出汞蒸汽,不过在取出样品时,除了得到高纯度的Hg1223样品外,还有很少量的汞蒸汽释出,只是由于其量甚微,所以即使人体吸入后一般不致引起中毒,但是如果长时期的吸入人体内,随血液循环蓄积在人体各脏器组织中,那么对人体还是有一定的潜在影响,所以在实验过程中应采取保护措施如戴口罩,以尽量避免汞蒸汽被吸入人体内。
通常如果人体短期内吸入较大量的汞蒸汽,就会引起汞中毒,其临床表现为下列症状,一是发病较急,有头晕、头痛、震颤、乏力、低热等全身性症状和咳嗽、咯痰、胸闷、胸痛、气促等呼吸道刺激症状,亦可有明显口腔炎和牙周炎、以及恶心、呕吐、腹泻等;个别患者皮肤会出现斑丘疹,也可出现肾功能障碍等等,所以若有上述汞中毒的某些症状时,则应尽早到医院进行对症治疗。
2.2 Ba元素对人体的潜在影响
, 百拇医药
在本文的高压合成HgBa2Ca2Cu3O8+δ实验中,Ba元素对人体的潜在影响亦需引起注意。金属钡是几乎无毒的,但本实验的原材料氧化钡或过氧化钡属可溶性钡盐,其毒性较强,它们可经呼吸道及消化道或受损的皮肤吸收而发生中毒,钡离子对各种肌肉(包括心肌)有强烈而持久的刺激和兴奋作用,引起四肢肌肉抽搐与肌颤,进而导致麻痹,因此,钡离子是一种极强的肌肉毒。此外,钡能改变细胞膜的通透性,使钾大量进入细胞内,产生低钾血症。所以,钡对人体的影响亦不可小视。
在本实验中,由于原材料是在氩气袋中称量和混磨的,所以在试样的制备过程中,人为接触或吸入钡元素的量是非常轻微的,不致引起中毒,但如果长时期的吸入人体内,即使其量轻微,那么对人体还是有一定的潜在影响的,所以在实验过程中应采取各种防护措施,如戴口罩和手套等以尽量避免接触或吸入钡粉尘。
通常情况下如果人体吸入高浓度的钡盐粉尘后,才会引起钡中毒,其临床表现为口腔及咽喉部有烧妁感,产生恶心、呕吐、腹泻,并伴有头晕、头痛、心悸、四肢无力及口鼻周围麻木感等症状,严重患者会出现进行性肌麻痹及心律失常等等,所以若有上述列出的某些症状发生时,则应及时治疗。
, http://www.100md.com
2.3 HgBa2Ca2Cu3O8+δ的影响
对于合成出来的HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导体,在使用过程中亦应注意其安全性和做好防护措施,特别在高温时更应小心。
Hg1223超导体在常温或低温下是一稳定的化合物,不过由于它含有对人体有害的Hg、Ba等元素,所以在通常情况下,样品合成取出后应装入样品袋或样品盒,并置于干燥瓶中备用或作长期保存。在使用样品过程中,应避免与样品的直接接触,可用镊子镊或戴手套后才直接取用。这里特别要注意的是Hg1223超导体在高温下会发生分解,并释出Hg蒸汽等,温度越高,分解就越厉害,释出的Hg就越多,因此高温下格外要注意安全。比如,Hg1223样品合成后,有时需在较高温度下作各种退火实验,这时要做好防护措施,如应保持实验室通风良好,实验人员不要长时间呆在退火炉旁边,从炉中取出样品时要戴口罩等。总之,要尽量避免Hg、Ba等有害元素被吸入人体内,以免影响身体健康。
, 百拇医药
3 结 论
在高温高压合成高温超导体HgBa2Ca2Cu3O8+δ的过程中,在本文的实验条件下,Hg、Ba等元素对人体的潜在影响不大,但实验过程中应做好各种防护措施。
作者简介:徐生辉(1964-),男,广东蕉岭人,广州中山医科大学讲师,从事医学物理研究。
参考文献:
1， A.Schilling,M.Cantoni,J.D.Guo and H.R.Ott. Superconductivity above 130K in the Hg-Ba-Ca-Cu-O system[J].Nature(London).1993,363:56.
2，C.W.Chu,L.Gao,F.Chen,Z.J.Huang,R.L.Meng and Y.Y.Xue. Superconductivity above 150K in HgBa2Ca2Cu3O8+δ at high pressures[J].Nature(London). 1993,365:323.
3，Z.H.HeQ.M.LinL.GaoY.Y.SunY.Y.XueC.W.Chu. High-pressure synthesis of single-phase superconductors HgZSrXBa2-XCa2Cu3O8+δ and (Hg.M)Sr2Ca2Cu3Oy with M=Pb and Mo[J].Physica C.1995,241:211-218.
收稿日期:2000-05-08, 百拇医药
单位：中山医科大学物理教研室，广东 广州 510089
关键词：高压合成；高温超导体；Hg1223
中国医学物理学杂志000319 摘要: 本文讨论了高压合成高温超导体HgBa2Ca2Cu3O8+δ时Hg、Ba等元素对人体的潜在影响,分析结果表明在本实验条件下它们对人体影响不大。
中图分类号: Q6 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0168-02
The potential effect of Hg、Ba elements on human body for the high pressure synthesized HgBa2Ca2Cu3O8+δ superconductors
, 百拇医药
XU Sheng-hui
(Department of Physics,Sun Yat-Sen University of Medical Science,Guangzhou 510089,China)
Abstract：The effect of Hg、Ba elements on human body for the high pressure synthesized HgBa2Ca2Cu3O8+ superconductors has been investigated. The results show that under these experiments condition,their effects on human body are not significant.
Key words：high pressure synthesis;high tempersture supercondutor;Hg1223
, 百拇医药
引言目前最高超导转变温度的超导体为HgBa2Ca2Cu3O8+δ(Hg1223),它的临界温度Tc在常压下为134K[1],在30GPa的高压下为164K[2]。尽管人们做了大量的工作,但要合成高纯度的Hg1223仍很困难,特别是在常压下的合成,人们用精密控制气-固反应的方法在常压下合成HgBa2Ca2Cu3O8+δ样品的纯度为75%[3],纯度低的其中一个重要原因是HgO的分解温度很低(550℃)以及合成中很高的Hg蒸汽压。本文采用了近年来强劲有效的高温高压合成方法,获得了高纯度样品,而有关高压合成温度、时间及压力等合成条件对形成Hg1223的影响已有科学工作者做了这方面的研究[3],但对于合成过程中Hg、Ba等元素对人体的潜在影响则未见有报道,本文重点在这方面作了深入探讨,这对于从事这方面工作的科技人员来说具有很好的参考意义。
1 材料和实验
制作初级产物Ba2Ca2Cu3O7的原材料为BaO(99.5%)、CaO(99.95%)、CuO(99.999%)。按照化学计量的理想配比将这些氧化物在氩气袋中混合研磨,所得粉末在865℃具流动氧气的石英管炉中煅烧三天,其间多次取出重新研磨使之均匀。接着将HgO(99.998%)与适量的初级产物在氩气袋中混合研磨,并压成小圆片。使用氩气袋是为了尽量避免粉末暴露在空气中以减少污染。压好的小圆片用金箔密封后置于以BaCO3为压力媒质的样品模套中,接着用Rockland公司制造的活塞式柱形高压设备加压至3GPa并在合成过程中保持此压力不变,将样品温度升高到880～980℃合成1～18小时后,即在60秒内急剧淬火至室温,最后小心取出样品。
, 百拇医药
样品的结构用X射线衍射(XRD)进行分析测定,所用设备为Rigaku D-MAX/BIII粉末衍射仪。
2 分析与讨论
合成纯Hg1223相的样品仍然是非常具挑战性的工作,在本实验条件下、当合成时间约5小时时,本文获得了高纯度的样品,经X射线衍射图分析,可得晶格常数为a=38.48 nm,c=157.47 nm。这与文献[3]的结果是基本吻合的。下面重点探讨合成过程中Hg、Ba等元素对人体的潜在影响。
2.1 Hg元素的影响
汞是一种液态银白色金属,在常温下具有易蒸发的特性,温度越高,挥发越快、越多。因此,在一般情况下汞以蒸汽形态经呼吸道进入人体肺部,通过肺泡膜后在血液和组织中逐步氧化为汞离子,在血液中大部分与血红蛋白结合,从而干扰细胞的正常代谢,造成细胞损害。此外,汞与蛋白质巯基有特殊的亲和力,与酶的巯基结合使一系列含巯基酶的活性受到抑制,造成机体的代谢障碍,特别是中枢神经系统和植物神经的功能受到损害。可见,汞对人体的影响不容忽视。
, 百拇医药
在本实验中,Hg1223的合成是在高温高压下进行的,由于高压下较好控制了HgO的分解且汞蒸汽密闭在高压样品盒内,所以合成过程中几乎不会释出汞蒸汽,不过在取出样品时,除了得到高纯度的Hg1223样品外,还有很少量的汞蒸汽释出,只是由于其量甚微,所以即使人体吸入后一般不致引起中毒,但是如果长时期的吸入人体内,随血液循环蓄积在人体各脏器组织中,那么对人体还是有一定的潜在影响,所以在实验过程中应采取保护措施如戴口罩,以尽量避免汞蒸汽被吸入人体内。
通常如果人体短期内吸入较大量的汞蒸汽,就会引起汞中毒,其临床表现为下列症状,一是发病较急,有头晕、头痛、震颤、乏力、低热等全身性症状和咳嗽、咯痰、胸闷、胸痛、气促等呼吸道刺激症状,亦可有明显口腔炎和牙周炎、以及恶心、呕吐、腹泻等;个别患者皮肤会出现斑丘疹,也可出现肾功能障碍等等,所以若有上述汞中毒的某些症状时,则应尽早到医院进行对症治疗。
2.2 Ba元素对人体的潜在影响
, 百拇医药
在本文的高压合成HgBa2Ca2Cu3O8+δ实验中,Ba元素对人体的潜在影响亦需引起注意。金属钡是几乎无毒的,但本实验的原材料氧化钡或过氧化钡属可溶性钡盐,其毒性较强,它们可经呼吸道及消化道或受损的皮肤吸收而发生中毒,钡离子对各种肌肉(包括心肌)有强烈而持久的刺激和兴奋作用,引起四肢肌肉抽搐与肌颤,进而导致麻痹,因此,钡离子是一种极强的肌肉毒。此外,钡能改变细胞膜的通透性,使钾大量进入细胞内,产生低钾血症。所以,钡对人体的影响亦不可小视。
在本实验中,由于原材料是在氩气袋中称量和混磨的,所以在试样的制备过程中,人为接触或吸入钡元素的量是非常轻微的,不致引起中毒,但如果长时期的吸入人体内,即使其量轻微,那么对人体还是有一定的潜在影响的,所以在实验过程中应采取各种防护措施,如戴口罩和手套等以尽量避免接触或吸入钡粉尘。
通常情况下如果人体吸入高浓度的钡盐粉尘后,才会引起钡中毒,其临床表现为口腔及咽喉部有烧妁感,产生恶心、呕吐、腹泻,并伴有头晕、头痛、心悸、四肢无力及口鼻周围麻木感等症状,严重患者会出现进行性肌麻痹及心律失常等等,所以若有上述列出的某些症状发生时,则应及时治疗。
, http://www.100md.com
2.3 HgBa2Ca2Cu3O8+δ的影响
对于合成出来的HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导体,在使用过程中亦应注意其安全性和做好防护措施,特别在高温时更应小心。
Hg1223超导体在常温或低温下是一稳定的化合物,不过由于它含有对人体有害的Hg、Ba等元素,所以在通常情况下,样品合成取出后应装入样品袋或样品盒,并置于干燥瓶中备用或作长期保存。在使用样品过程中,应避免与样品的直接接触,可用镊子镊或戴手套后才直接取用。这里特别要注意的是Hg1223超导体在高温下会发生分解,并释出Hg蒸汽等,温度越高,分解就越厉害,释出的Hg就越多,因此高温下格外要注意安全。比如,Hg1223样品合成后,有时需在较高温度下作各种退火实验,这时要做好防护措施,如应保持实验室通风良好,实验人员不要长时间呆在退火炉旁边,从炉中取出样品时要戴口罩等。总之,要尽量避免Hg、Ba等有害元素被吸入人体内,以免影响身体健康。
, 百拇医药
3 结 论
在高温高压合成高温超导体HgBa2Ca2Cu3O8+δ的过程中,在本文的实验条件下,Hg、Ba等元素对人体的潜在影响不大,但实验过程中应做好各种防护措施。
作者简介:徐生辉(1964-),男,广东蕉岭人,广州中山医科大学讲师,从事医学物理研究。
参考文献:
1， A.Schilling,M.Cantoni,J.D.Guo and H.R.Ott. Superconductivity above 130K in the Hg-Ba-Ca-Cu-O system[J].Nature(London).1993,363:56.
2，C.W.Chu,L.Gao,F.Chen,Z.J.Huang,R.L.Meng and Y.Y.Xue. Superconductivity above 150K in HgBa2Ca2Cu3O8+δ at high pressures[J].Nature(London). 1993,365:323.
3，Z.H.HeQ.M.LinL.GaoY.Y.SunY.Y.XueC.W.Chu. High-pressure synthesis of single-phase superconductors HgZSrXBa2-XCa2Cu3O8+δ and (Hg.M)Sr2Ca2Cu3Oy with M=Pb and Mo[J].Physica C.1995,241:211-218.
收稿日期:2000-05-08, 百拇医药