Formula e zbërthimit bërthamor. Radioaktiviteti

A 1 = L 2 ose X 1? = X 2? UU 2 ose: Г 1/2(1) = UU 2: Г 1/2(2) .

Nga marrëdhënia e mësipërme rezulton se sa më e madhe të jetë probabiliteti i kalbjes së një radionuklidi (për) dhe, në përputhje me rrethanat, një gjysmë jetë më të shkurtër (T ]/2), aq më pak atomet e tij përmbahen në një përzierje të dy izotopeve (AO-

Vendosja e një ekuilibri të tillë kërkon një kohë afërsisht 7T ]/2 radionuklidi i bija. Në kushtet e ekuilibrit laik, aktiviteti total i një përzierjeje nuklidesh është dy herë më i lartë se aktiviteti i nuklidit mëmë në një moment të caktuar kohor. Për shembull, nëse në kohën fillestare droga përmban vetëm 90 8 g, atëherë pas 7T /2 anëtari më jetëgjatë i familjes (përveç paraardhësit të serisë), vendoset një ekuilibër laik dhe shkalla e kalbjes së të gjithë anëtarëve të familjes radioaktive bëhet e njëjtë. Duke marrë parasysh se gjysma e jetës për secilin anëtar të familjes është e ndryshme, sasitë relative (përfshirë masën) e nuklideve në ekuilibër janë gjithashtu të ndryshme. Sa më pak T = 1[Bq] – bekerel

1Mdisp/s =10 6 disp/s = 1 [Rd] - rutherford

B. Njësitë matëse jo sistematike.

[Ki] - kurie(korrespondon me aktivitetin e 1g radium).

1[Ci] = 3,7 10 10 [disp/s]- 1 g radium zbërthehet në 1 s 3.7 10 10 bërthama radioaktive.

Llojet e aktivitetit:(rrëshqitje 45)

1. Specifikeështë aktiviteti për njësi masë të një lënde.

Një rrahje = dA/dm [Bq/kg].

Përdoret për të karakterizuar substancat pluhur dhe të gaztë.

2. Volumetrike- është aktiviteti për njësi vëllimi i një lënde ose mjedisi.

A rreth = dA/dV [Bq/m3]

Përdoret për të karakterizuar substanca të lëngshme.

Në praktikë, ulja e aktivitetit matet duke përdorur instrumente speciale radiometrike. Për shembull, duke ditur aktivitetin e ilaçit dhe produktit të formuar gjatë kalbjes së 1 bërthamës, mund të llogaritni se sa grimca të secilit lloj emetohen nga ilaçi në 1 sekondë.

Nëse neutronet "n" prodhohen gjatë ndarjes bërthamore, atëherë një fluks neutronesh "N" lëshohet në 1 s. N = n A.

©2015-2019 sajti
Të gjitha të drejtat u përkasin autorëve të tyre. Kjo faqe nuk pretendon autorësinë, por ofron përdorim falas.
Data e krijimit të faqes: 2016-08-08

Termi "radioaktivitet", i cili e ka marrë emrin nga fjalët latine "radio" - "rrezatoj" dhe "activus" - "aktiv", nënkupton transformimin spontan të bërthamave atomike, i shoqëruar nga emetimi i rrezatimit gama, grimcave elementare ose më të lehta. bërthamat. Të gjitha llojet e transformimeve radioaktive të njohura për shkencën bazohen në ndërveprimet themelore (të forta dhe të dobëta) të grimcave që përbëjnë atomin. Një lloj i panjohur më parë i rrezatimit depërtues të emetuar nga uraniumi u zbulua në 1896 nga shkencëtari francez Antoine Henri Becquerel dhe koncepti i "radioaktivitetit" u fut në përdorim të gjerë në fillim të shekullit të 20-të nga Marie Curie, e cila, duke studiuar të padukshmet. rrezet e emetuara nga disa minerale, mundi të izolonte elementin e pastër radioaktiv - radiumin.

Dallimet midis transformimeve radioaktive dhe reaksioneve kimike

Karakteristika kryesore e transformimeve radioaktive është se ato ndodhin në mënyrë spontane, ndërsa reaksionet kimike në çdo rast kërkojnë disa ndikime të jashtme. Përveç kësaj, transformimet radioaktive ndodhin vazhdimisht dhe shoqërohen gjithmonë me çlirimin e një sasie të caktuar energjie, e cila varet nga forca e ndërveprimit të grimcave atomike me njëra-tjetrën. Shpejtësia e reaksioneve brenda atomeve nuk ndikohet nga temperatura, prania e fushave elektrike dhe magnetike, përdorimi i katalizatorit kimik më efektiv, presioni ose gjendja e grumbullimit të një substance. Transformimet radioaktive nuk varen nga asnjë faktor i jashtëm dhe nuk mund të përshpejtohen e as të ngadalësohen.

Ligji i zbërthimit radioaktiv

Shkalla e zbërthimit radioaktiv, si dhe varësia e saj nga numri i atomeve dhe koha, shprehet në Ligjin e Zbërthimit Radioaktiv, të zbuluar nga Ernest Rutherford dhe Frederick Soddy në 1903. Për të arritur në përfundime të caktuara, të cilat më pas u pasqyruan në ligjin e ri, shkencëtarët kryen eksperimentin e mëposhtëm: ata ndanë një nga produktet radioaktive dhe studiuan veprimtarinë e tij të pavarur veçmas nga radioaktiviteti i substancës nga e cila ishte izoluar. Si rezultat, u zbulua se aktiviteti i çdo produkti radioaktiv, pavarësisht nga elementi kimik, zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me kalimin e kohës. Bazuar në këtë, shkencëtarët arritën në përfundimin se shkalla e transformimit radioaktiv është gjithmonë proporcionale me numrin e sistemeve që ende nuk kanë pësuar transformim.

Formula për ligjin e zbërthimit radioaktiv është si më poshtë:

sipas të cilit numri i zbërthimeve −dN që ndodhin gjatë një periudhe kohore dt (një interval shumë i shkurtër) është proporcional me numrin e atomeve N. Në formulën e ligjit të zbërthimit radioaktiv ekziston një sasi tjetër e rëndësishme - konstanta e zbërthimit ( ose reciproke e gjysmë-jetës) λ, e cila karakterizon probabilitetin e prishjes bërthamore për njësi të kohës.

Cilat elemente kimike janë radioaktive?

Paqëndrueshmëria e atomeve të elementeve kimike është më tepër një përjashtim sesa një model; në pjesën më të madhe ato janë të qëndrueshme dhe nuk ndryshojnë me kalimin e kohës. Sidoqoftë, ekziston një grup i caktuar elementësh kimikë, atomet e të cilëve janë më të ndjeshëm ndaj kalbjes se të tjerët dhe, kur kalbet, lëshojnë energji dhe gjithashtu lëshojnë grimca të reja. Elementët kimikë më të zakonshëm janë radiumi, uraniumi dhe plutoniumi, të cilët kanë aftësinë të shndërrohen në elementë të tjerë me atome më të thjeshtë (për shembull, uraniumi shndërrohet në plumb).

1. Radioaktiviteti. Ligji themelor i zbërthimit radioaktiv. Aktiviteti.

2. Llojet kryesore të zbërthimit radioaktiv.

3. Karakteristikat sasiore të bashkëveprimit të rrezatimit jonizues me lëndën.

4. Radioaktiviteti natyror dhe artificial. Seritë radioaktive.

5. Përdorimi i radionuklideve në mjekësi.

6. Përshpejtuesit e grimcave të ngarkuara dhe përdorimi i tyre në mjekësi.

7. Baza biofizike e veprimit të rrezatimit jonizues.

8. Konceptet dhe formulat bazë.

9. Detyrat.

Interesimi i mjekëve për radioaktivitetin natyror dhe artificial është për shkak të sa vijon.

Së pari, të gjitha gjallesat janë vazhdimisht të ekspozuara ndaj rrezatimit të sfondit natyror, i cili përbëhet nga rrezatimi kozmik, rrezatimi nga elementët radioaktivë të vendosur në shtresat sipërfaqësore të kores së tokës dhe rrezatimi nga elementët që hyjnë në trupin e kafshëve së bashku me ajrin dhe ushqimin.

Së dyti, rrezatimi radioaktiv përdoret në vetë mjekësinë për qëllime diagnostikuese dhe terapeutike.

33.1. Radioaktiviteti. Ligji themelor i zbërthimit radioaktiv. Aktiviteti

Fenomeni i radioaktivitetit u zbulua në vitin 1896 nga A. Becquerel, i cili vëzhgoi emetimin spontan të rrezatimit të panjohur nga kripërat e uraniumit. Së shpejti E. Rutherford dhe Curies konstatuan se gjatë zbërthimit radioaktiv emetohen bërthama He (grimca α), elektrone (grimca β) dhe rrezatim i fortë elektromagnetik (rrezet γ).

Në vitin 1934 u zbulua zbërthimi me emetimin e pozitroneve (β + -zbërthimi), dhe në vitin 1940 u zbulua një lloj i ri radioaktiviteti - ndarja spontane e bërthamave: një bërthamë e ndarjes ndahet në dy fragmente me masë të krahasueshme me emetimin e njëkohshëm. e neutroneve dhe γ -kuante. Radioaktiviteti proton i bërthamave u vu re në 1982.

Radioaktiviteti - aftësia e disa bërthamave atomike për t'u shndërruar spontanisht (spontanisht) në bërthama të tjera me emetimin e grimcave.

Bërthamat atomike përbëhen nga protone dhe neutrone, të cilat kanë një emër të përgjithshëm - nukleonet. Numri i protoneve në bërthamë përcakton vetitë kimike të atomit dhe shënohet me Z (kjo është numri serial element kimik). Numri i nukleoneve në një bërthamë quhet numri masiv dhe shënojmë A. Quhen bërthama me të njëjtin numër atomik dhe numra të ndryshëm masiv izotopet. Të gjithë izotopet e një elementi kimik kanë identike vetitë kimike. Vetitë fizike të izotopeve mund të ndryshojnë shumë.

Për të përcaktuar izotopet, përdorni simbolin e një elementi kimik me dy indekse: A Z X. Indeksi i poshtëm është numri serial, indeksi i sipërm është numri i masës. Shpesh nënshkrimi hiqet sepse tregohet nga vetë simboli i elementit. Për shembull, ata shkruajnë 14 C në vend të 14 6 C.

Aftësia e një bërthame për t'u prishur varet nga përbërja e saj. I njëjti element mund të ketë izotope të qëndrueshme dhe radioaktive. Për shembull, izotopi i karbonit 12 C është i qëndrueshëm, por izotopi 14 C është radioaktiv. Prishja radioaktive është një fenomen statistikor. Aftësia e një izotopi për t'u zbërthyer karakterizohetλ.

konstante prishjeje Konstante prishjeje

- probabiliteti që bërthama e një izotopi të caktuar të kalbet për njësi të kohës.

Probabiliteti i zbërthimit bërthamor në një kohë të shkurtër dt gjendet me formulën

Duke marrë parasysh formulën (33.1), marrim një shprehje që përcakton numrin e bërthamave të kalbura: Formula (33.3) quhet kryesore

ligji i zbërthimit radioaktiv.

Numri i bërthamave radioaktive zvogëlohet me kalimin e kohës sipas një ligji eksponencial. konstante prishjejeλ Në praktikë, në vend të kësaj shpesh përdoret një sasi tjetër, e quajtur

gjysma e jetës. Gjysma e jetës (T) - koha gjatë së cilës prishet gjysma

bërthamat radioaktive.

Ligji i zbërthimit radioaktiv duke përdorur gjysmën e jetës është shkruar si më poshtë:

Grafiku i varësisë (33.4) është paraqitur në Fig. 33.1.

Gjysma e jetës mund të jetë shumë e gjatë ose shumë e shkurtër (nga fraksionet e një sekonde në shumë miliarda vjet). Në tabelë Figura 33.1 tregon gjysmëjetën për disa elementë. Oriz. 33.1.

Tabela 33.1. Gjysma e jetës për disa elementë

Për vlerësim shkalla e radioaktivitetit izotopi përdorin një sasi të veçantë të quajtur aktivitet.

Aktiviteti - numri i bërthamave të një ilaçi radioaktiv që kalbet për njësi të kohës:

Njësia e aktivitetit SI është bekerel(Bq), 1 Bq korrespondon me një ngjarje të kalbjes në sekondë. Në praktikë, më shumë

njësi fëmijërore josistematike e veprimtarisë - kurie(Ci), e barabartë me aktivitetin e 1 g 226 Ra: 1 Ci = 3,7x10 10 Bq.

Me kalimin e kohës, aktiviteti zvogëlohet në të njëjtën mënyrë si zvogëlohet numri i bërthamave të pashkatërruara:

33.2. Llojet kryesore të zbërthimit radioaktiv

Në procesin e studimit të fenomenit të radioaktivitetit, u zbuluan 3 lloje rrezesh të lëshuara nga bërthamat radioaktive, të cilat u quajtën rreze α-, β- dhe γ. Më vonë u zbulua se grimcat α dhe β janë produkte të dy llojeve të ndryshme të zbërthimit radioaktiv, dhe rrezet γ janë një nënprodukt i këtyre proceseve. Për më tepër, rrezet γ shoqërojnë transformime bërthamore më komplekse, të cilat nuk merren parasysh këtu.

Kalbja alfa konsiston në transformimin spontan të bërthamave me emetiminα -grimca (bërthamat e heliumit).

Skema e kalbjes α shkruhet si

ku X, Y janë përkatësisht simbolet e bërthamave të nënës dhe vajzës. Kur shkruani α-decay, mund të shkruani "Ai" në vend të "α".

Gjatë këtij zbërthimi, numri atomik Z i elementit zvogëlohet me 2, dhe numri i masës A zvogëlohet me 4.

Gjatë kalbjes α, bërthama e bijës, si rregull, formohet në një gjendje të ngacmuar dhe, pas kalimit në gjendjen bazë, lëshon një γ-kuant. Vetia e përgjithshme e mikroobjekteve komplekse është se ata kanë diskrete një grup gjendjesh energjetike. Kjo vlen edhe për bërthamat. Prandaj, rrezatimi γ nga bërthamat e ngacmuara ka një spektër diskret. Rrjedhimisht, spektri energjetik i grimcave α është diskrete.

Energjia e grimcave α të emetuara për pothuajse të gjithë izotopet α-aktive është në intervalin 4-9 MeV.

Prishja beta konsiston në transformimin spontan të bërthamave me emetimin e elektroneve (ose pozitroneve).

Është vërtetuar se kalbja β shoqërohet gjithmonë me emetimin e një grimce neutrale - një neutrino (ose antineutrino). Kjo grimcë praktikisht nuk ndërvepron me materien dhe nuk do të konsiderohet më tej. Energjia e çliruar gjatë zbërthimit beta shpërndahet në mënyrë të rastësishme midis grimcave beta dhe neutrinës. Prandaj, spektri energjetik i rrezatimit β është i vazhdueshëm (Fig. 33.2).

Oriz. 33.2. Spektri energjetik i β-zbërthimit

Ekzistojnë dy lloje të kalbjes β.

1. Elektronikeβ - -zbërthimi konsiston në shndërrimin e një neutroni bërthamor në një proton dhe një elektron.

Në këtë rast, shfaqet një grimcë tjetër ν" - një antineutrino:

Një elektron dhe një antineutrino fluturojnë nga bërthama. Skema e zbërthimit të elektronit β është shkruar në formë

Gjatë zbërthimit elektronik β, numri i rendit të elementit Z rritet me 1, por numri masiv A nuk ndryshon.

Energjia e grimcave β shtrihet në intervalin 0,002-2,3 MeV. 2. Pozitronik

β + -zbërthimi përfshin transformimin e një protoni bërthamor në një neutron dhe një pozitron. Në këtë rast, shfaqet një grimcë ν - një neutrino: Vetë kapja e elektroneve nuk prodhon grimca jonizuese, por prodhon

i shoqëruar nga rrezatimi me rreze X. Ky rrezatim ndodh kur hapësira e zbrazur nga thithja e një elektroni të brendshëm mbushet nga një elektron nga orbita e jashtme.λ ≤ Rrezatimi gama

ka natyrë elektromagnetike dhe paraqet fotone me gjatësi vale

10 -10 m.

Rrezatimi gama nuk është një lloj i pavarur i zbërthimit radioaktiv. Rrezatimi i këtij lloji pothuajse gjithmonë shoqëron jo vetëm kalbjen α dhe β, por edhe reaksione bërthamore më komplekse. Nuk devijohet nga fushat elektrike dhe magnetike, ka një aftësi relativisht të dobët jonizuese dhe shumë të lartë depërtuese. 33.3. Karakteristikat sasiore të bashkëveprimit të rrezatimit jonizues me lëndën Ndikimi i rrezatimit radioaktiv në organizmat e gjallë është i lidhur me jonizimi,

që shkakton në inde. Aftësia e një grimce për të jonizuar varet nga lloji dhe energjia e saj. Ndërsa një grimcë lëviz më thellë në materie, ajo humbet energjinë e saj. Ky proces quhet

frenimi i jonizimit.

Për të karakterizuar në mënyrë sasiore bashkëveprimin e një grimce të ngarkuar me lëndën, përdoren disa sasi: Sapo energjia e grimcave të bjerë nën energjinë e jonizimit, efekti i saj jonizues pushon.

Kilometrazh mesatar linear

(R) e një grimce jonizuese të ngarkuar - rruga e përshkuar prej saj në një substancë përpara se të humbasë aftësinë e saj jonizuese.

Le të shqyrtojmë disa tipare karakteristike të bashkëveprimit të llojeve të ndryshme të rrezatimit me materien.

Rrezatimi alfa Grimca alfa praktikisht nuk devijon nga drejtimi fillestar i lëvizjes së saj, pasi masa e saj është shumë herë më e madhe

Oriz. 33.3. Varësia e densitetit linear të jonizimit nga rruga e përshkuar nga një grimcë α në mjedis bie ndjeshëm në zero (Fig. 33.3). Kjo shpjegohet me faktin se me zvogëlimin e shpejtësisë së lëvizjes, rritet koha që kalon pranë një molekule (atomi) të mediumit. Probabiliteti i jonizimit rritet në këtë rast. Pasi energjia e grimcës α bëhet e krahasueshme me energjinë e lëvizjes termike molekulare, ajo kap dy elektrone në substancë dhe shndërrohet në një atom helium.

Elektronet e formuara gjatë procesit të jonizimit, si rregull, largohen nga gjurmët e grimcave α dhe shkaktojnë jonizimin dytësor.

Karakteristikat e bashkëveprimit të grimcave α me ujin dhe indet e buta janë paraqitur në tabelë. 33.2.

Tabela 33.2. Varësia e karakteristikave të bashkëveprimit me lëndën nga energjia e grimcave α

Rrezatimi beta

Për lëvizje β -grimcat në materie karakterizohen nga një trajektore lakuar e paparashikueshme. Kjo është për shkak të barazisë së masave të grimcave ndërvepruese.

Karakteristikat e ndërveprimit β -grimcat me ujë dhe indet e buta janë paraqitur në tabelë. 33.3.

Tabela 33.3. Varësia e karakteristikave të bashkëveprimit me lëndën nga energjia e grimcave β

Ashtu si grimcat α, aftësia jonizuese e grimcave β rritet me zvogëlimin e energjisë.

i shoqëruar nga rrezatimi me rreze X.

Absorbimi γ - rrezatimi nga lënda i bindet një ligji eksponencial të ngjashëm me ligjin e përthithjes së rrezatimit me rreze X:

Proceset kryesore përgjegjëse për përthithjen γ -rrezatimet janë efekti fotoelektrik dhe shpërndarja e Compton. Kjo prodhon një numër relativisht të vogël të elektroneve të lira (jonizimi primar), të cilët kanë energji shumë të lartë. Ato shkaktojnë procese të jonizimit sekondar, i cili është pakrahasueshëm më i lartë se ai primar.

33.4. Natyrore dhe artificiale

radioaktiviteti. Seritë radioaktive

Kushtet natyrore Dhe artificiale radioaktiviteti janë të kushtëzuar.

Natyrore quhet radioaktiviteti i izotopeve që ekzistojnë në natyrë, ose radioaktiviteti i izotopeve të formuar si rezultat i proceseve natyrore.

Për shembull, radioaktiviteti i uraniumit është i natyrshëm. Natyrshëm është edhe radioaktiviteti i karbonit 14 C, i cili formohet në shtresat e sipërme të atmosferës nën ndikimin e rrezatimit diellor.

Artificiale quhet radioaktivitet i izotopeve që lindin si rezultat i veprimtarisë njerëzore.

Ky është radioaktiviteti i të gjithë izotopeve të prodhuara në përshpejtuesit e grimcave. Kjo përfshin gjithashtu radioaktivitetin e tokës, ujit dhe ajrit që ndodh gjatë një shpërthimi atomik.

Radioaktiviteti natyror

Në periudhën fillestare të studimit të radioaktivitetit, studiuesit mund të përdornin vetëm radionuklide natyrore (izotope radioaktive) të përmbajtura në shkëmbinjtë e tokës në sasi mjaft të mëdha: 232 Th, 235 U, 238 U. Tre seri radioaktive fillojnë me këto radionuklide, duke përfunduar me izotope të qëndrueshme Pb. Më pas, u zbulua një seri që fillon me 237 Np, me bërthamën përfundimtare të qëndrueshme 209 Bi. Në Fig. Figura 33.4 tregon rreshtin që fillon me 238 U.

Oriz. 33.4. Seria uranium-radium

Elementet e kësaj serie janë burimi kryesor i rrezatimit të brendshëm njerëzor. Për shembull, 210 Pb dhe 210 Po hyjnë në trup me ushqim - ato janë të përqendruara në peshq dhe butakë. Të dy këta izotopë grumbullohen në likene dhe për këtë arsye janë të pranishëm në mishin e drerit. Më i rëndësishmi nga të gjitha burimet natyrore të rrezatimit është 222 Rn - një gaz i rëndë inert që rezulton nga prishja e 226 Ra.

Ai përbën rreth gjysmën e dozës së rrezatimit natyror të marrë nga njerëzit. I formuar në koren e tokës, ky gaz depërton në atmosferë dhe hyn në ujë (është shumë i tretshëm).

Izotopi radioaktiv i kaliumit 40 K është vazhdimisht i pranishëm në koren e tokës, i cili është pjesë e kaliumit natyror (0,0119%). Ky element vjen nga toka përmes sistemit rrënjor të bimëve dhe me ushqime bimore (drithëra, perime dhe fruta të freskëta, kërpudha) në trup.

Një burim tjetër i rrezatimit natyror është rrezatimi kozmik (15%). Intensiteti i tij rritet në zonat malore për shkak të uljes së efektit mbrojtës të atmosferës. Burimet e rrezatimit natyror të sfondit janë renditur në tabelë. 33.4. Tabela 33.4.

Përbërës i sfondit radioaktiv natyror

33.5. Përdorimi i radionuklideve në mjekësi Radionuklidet

quhen izotope radioaktive të elementeve kimike me gjysmë jetë të shkurtër. Izotope të tilla nuk ekzistojnë në natyrë, kështu që ato merren artificialisht. Në mjekësinë moderne, radionuklidet përdoren gjerësisht për qëllime diagnostikuese dhe terapeutike. Aplikimi diagnostik

bazuar në grumbullimin selektiv të disa elementeve kimike nga organet e veçanta. Jodi, për shembull, është i përqendruar në gjëndrën tiroide dhe kalciumi në kocka. Futja e radioizotopeve të këtyre elementeve në trup bën të mundur zbulimin e zonave të përqendrimit të tyre nga rrezatimi radioaktiv dhe kështu marrjen e informacionit të rëndësishëm diagnostikues. Kjo metodë diagnostike quhet

me metodën e atomit të etiketuar. radionuklidet bazohen në efektin shkatërrues të rrezatimit jonizues në qelizat tumorale.

1. Terapia me gama- përdorimi i rrezatimit γ me energji të lartë (burimi 60 Co) për të shkatërruar tumoret e shtrirë thellë. Për të parandaluar që indet dhe organet sipërfaqësore të mos i nënshtrohen efekteve të dëmshme, ekspozimi ndaj rrezatimit jonizues kryhet në seanca të ndryshme në drejtime të ndryshme.

2. Terapia alfa- përdorimi terapeutik i grimcave α. Këto grimca kanë një densitet të rëndësishëm jonizimi linear dhe absorbohen edhe nga një shtresë e vogël ajri. Prandaj terapeutike

Përdorimi i rrezeve alfa është i mundur nëpërmjet kontaktit të drejtpërdrejtë me sipërfaqen e organit ose kur administrohet nga brenda (duke përdorur një gjilpërë). Për ekspozimin sipërfaqësor, përdoret terapia me radon (222 Rn): ekspozimi në lëkurë (banja), organet e tretjes (pirja) dhe organet e frymëmarrjes (inhalimi).

Në disa raste, përdorimi medicinal α -grimcat shoqërohen me përdorimin e fluksit neutron. Me këtë metodë fillimisht futen elementë në ind (tumor), bërthamat e të cilit, nën ndikimin e neutroneve, lëshojnë α -grimca. Pas kësaj, organi i sëmurë rrezatohet me një rrymë neutronesh. Në këtë mënyrë α -grimcat formohen direkt brenda organit mbi të cilin ato duhet të kenë një efekt shkatërrues.

Tabela 33.5 tregon karakteristikat e disa radionuklideve të përdorura në mjekësi.

Tabela 33.5. Karakteristikat e izotopeve

33.6. Përshpejtuesit e grimcave të ngarkuara dhe përdorimi i tyre në mjekësi

Përshpejtues- një instalim në të cilin, nën ndikimin e fushave elektrike dhe magnetike, prodhohen rreze të drejtuara të grimcave të ngarkuara me energji të lartë (nga qindra keV në qindra GeV).

Përshpejtuesit krijojnë i ngushtë trarët e grimcave me energji të caktuar dhe prerje të vogël tërthore. Kjo ju lejon të siguroni drejtuar ndikimi në objektet e rrezatuara.

Përdorimi i përshpejtuesve në mjekësi

Përshpejtuesit e elektroneve dhe protoneve përdoren në mjekësi për terapi rrezatimi dhe diagnostikim. Në këtë rast, përdoren si vetë grimcat e përshpejtuara ashtu edhe rrezatimi shoqërues i rrezeve X.

Rrezet X Bremsstrahlung përftohen duke drejtuar një rreze grimcash në një objektiv të veçantë, i cili është burimi i rrezeve X. Ky rrezatim ndryshon nga tubi me rreze X nga energjia kuantike dukshëm më e lartë.

Rrezet X sinkrotron ndodh gjatë nxitimit të elektroneve në përshpejtuesit unazorë - sinkrotrone. Një rrezatim i tillë ka një shkallë të lartë drejtimi.

Efekti i drejtpërdrejtë i grimcave të shpejta shoqërohet me aftësinë e tyre të lartë depërtuese. Grimca të tilla kalojnë nëpër inde sipërfaqësore pa shkaktuar dëme serioze dhe kanë një efekt jonizues në fund të udhëtimit të tyre. Duke zgjedhur energjinë e duhur të grimcave, është e mundur të shkatërrohen tumoret në një thellësi të caktuar.

Fushat e aplikimit të përshpejtuesve në mjekësi janë paraqitur në tabelë. 33.6.

Tabela 33.6. Aplikimi i përshpejtuesve në terapi dhe diagnostikim

33.7. Baza biofizike e veprimit të rrezatimit jonizues

Siç u përmend më lart, ndikimi i rrezatimit radioaktiv në sistemet biologjike shoqërohet me jonizimi i molekulave. Procesi i ndërveprimit të rrezatimit me qelizat mund të ndahet në tre faza (faza) të njëpasnjëshme.

1. Faza fizike përbëhet nga transferimi i energjisë rrezatimi në molekulat e një sistemi biologjik, duke rezultuar në jonizimin dhe ngacmimin e tyre. Kohëzgjatja e kësaj faze është 10 -16 -10 -13 s.

2. Fiziko-kimike faza përbëhet nga lloje të ndryshme reaksionesh që çojnë në rishpërndarjen e energjisë së tepërt të molekulave dhe joneve të ngacmuara. Si rezultat, shumë aktiv

produkte: radikale dhe jone të rinj me një gamë të gjerë vetive kimike.

Kohëzgjatja e kësaj faze është 10 -13 -10 -10 s.

3. Faza kimike - ky është ndërveprimi i radikaleve dhe joneve me njëri-tjetrin dhe me molekulat përreth. Në këtë fazë, formohen dëmtime strukturore të llojeve të ndryshme, duke çuar në ndryshime në vetitë biologjike: struktura dhe funksionet e membranave janë ndërprerë; lezionet ndodhin në molekulat e ADN-së dhe ARN-së.

Kohëzgjatja e fazës kimike është 10 -6 -10 -3 s.

4. Faza biologjike. Në këtë fazë, dëmtimi i molekulave dhe strukturave nënqelizore çon në çrregullime të ndryshme funksionale, në vdekje të parakohshme qelizore si pasojë e veprimit të mekanizmave apoptotikë ose për shkak të nekrozës. Dëmet e marra në fazën biologjike mund të trashëgohen.

Kohëzgjatja e fazës biologjike është nga disa minuta në dhjetëra vjet.

Le të vëmë re modelet e përgjithshme të fazës biologjike:

Çrregullime të mëdha me energji të ulët të absorbuar (një dozë vdekjeprurëse rrezatimi për njerëzit shkakton që trupi të nxehet vetëm me 0,001°C);

Efekti në gjeneratat e mëvonshme nëpërmjet aparatit trashëgues të qelizës;

Karakterizohet nga një periudhë e fshehur, latente;

Pjesë të ndryshme të qelizave kanë ndjeshmëri të ndryshme ndaj rrezatimit;

Para së gjithash, preken qelizat e ndarjes, gjë që është veçanërisht e rrezikshme për trupin e një fëmije;

Efekt i dëmshëm në indet e një organizmi të rritur në të cilin ka ndarje;

Ngjashmëria e rrezatimit ndryshon me patologjinë e plakjes së hershme.

33.8. Konceptet dhe formulat bazë

Vazhdimi i tabeles

33.9. Detyrat

1. Cili është aktiviteti i barit nëse 10 000 bërthama të kësaj substance kalbet brenda 10 minutave?

4. Mosha e mostrave të drurit të lashtë mund të përcaktohet përafërsisht nga aktiviteti masiv specifik i izotopit 14 6 C në to. Sa vite më parë është prerë pema që është përdorur për të bërë një objekt, nëse aktiviteti masiv specifik i karbonit në të është 75% e aktivitetit masiv specifik të pemës në rritje? Gjysma e jetës së radonit është T = 5570 vjet.

9. Pas aksidentit të Çernobilit, në disa vende ndotja e tokës me cezium-137 radioaktiv ishte në nivelin 45 Ci/km 2 .

Pas sa vitesh aktiviteti në këto vende do të ulet në një nivel relativisht të sigurt prej 5 Ci/km 2? Gjysma e jetës së cezium-137 është T = 30 vjet.

10. Aktiviteti i lejuar i jodit-131 në gjëndrën tiroide të njeriut duhet të jetë jo më shumë se 5 nCi. Në disa njerëz që ishin në zonën e fatkeqësisë së Çernobilit, aktiviteti i jodit-131 arriti në 800 nCi. Pas sa ditësh u ul aktiviteti në normale? Gjysma e jetës së jodit-131 është 8 ditë.

11. Për të përcaktuar vëllimin e gjakut të një kafshe, përdoret metoda e mëposhtme. Nga kafsha merret një vëllim i vogël gjaku, qelizat e kuqe të gjakut ndahen nga plazma dhe vendosen në një tretësirë ​​me fosfor radioaktiv, i cili asimilohet nga qelizat e kuqe të gjakut. Qelizat e kuqe të gjakut të etiketuara rifuten në sistemin e qarkullimit të gjakut të kafshës dhe pas njëfarë kohe përcaktohet aktiviteti i mostrës së gjakut.

ΔV = 1 ml e një solucioni të tillë është injektuar në gjakun e disa kafshëve. Aktiviteti fillestar i këtij vëllimi ishte i barabartë me A 0 = 7000 Bq. Aktiviteti i 1 ml gjak i marrë nga vena e një kafshe një ditë më vonë ishte i barabartë me 38 pulse në minutë. Përcaktoni vëllimin e gjakut të kafshës nëse gjysma e jetës së fosforit radioaktiv është T = 14,3 ditë.