Nükleer bozunma formülü. Radyoaktivite

bir 1 = L2 veya X1? = X2?УУ 2 veya: Г 1/2(1) = УУ 2: Г 1/2(2) .

Yukarıdaki ilişkiden, bir radyonüklidin bozunma olasılığının ne kadar yüksek olduğu sonucu çıkar. (İle) ve buna bağlı olarak daha kısa bir yarı ömür (T ]/2), iki izotop karışımında atomları ne kadar az bulunursa (AO-

Böyle bir dengenin kurulması yaklaşık olarak bir zaman gerektirir. 7T ]/2 kızı radyonüklid. Laik denge koşulları altında, bir nüklid karışımının toplam aktivitesi, zaman içinde belirli bir noktada ana nüklidin aktivitesinden iki kat daha yüksektir. Örneğin, eğer ilaç başlangıçta sadece 90 µg içeriyorsa, daha sonra 7T/2 ailenin en uzun ömürlü üyesi (serinin atası hariç) ile laik bir denge kurulur ve radyoaktif ailenin tüm üyelerinin bozunma oranları aynı olur. Ailenin her üyesinin yarı ömrünün farklı olduğu göz önüne alındığında, dengedeki nüklidlerin göreceli miktarları (kütle dahil) de farklıdır. Daha az T = 1[Bq] – bekerel

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

B. Sistem dışı ölçü birimleri.

[Ki] - Curie(1g radyumun aktivitesine karşılık gelir).

1[Ci] = 3,7 10 10 [ekran/sn]- 1 g radyum 1 saniyede 3,7 10 10 radyoaktif çekirdekte bozunur.

Faaliyet türleri:(slayt 45)

1. Özel bir maddenin birim kütlesi başına aktivitesidir.

Bir vuruş = dA/dm [Bq/kg].

Toz ve gaz halindeki maddeleri karakterize etmek için kullanılır.

2. Volumetrik- bir maddenin veya ortamın birim hacmi başına aktivitedir.

A yaklaşık = dA/dV [Bq/m3 ]

Sıvı maddeleri karakterize etmek için kullanılır.

Pratikte aktivitedeki azalma özel radyometrik cihazlar kullanılarak ölçülür. Örneğin ilacın aktivitesini ve 1 çekirdeğin bozunması sırasında oluşan ürünü bilerek, ilacın 1 saniyede her türden kaç tane parçacık yaydığını hesaplayabilirsiniz.

Nükleer fisyon sırasında “n” nötron üretilirse, 1 saniyede bir “N” nötron akışı yayılır. N = nA.

©2015-2019 sitesi
Tüm hakları yazarlarına aittir. Bu site yazarlık iddiasında bulunmaz, ancak ücretsiz kullanım sağlar.
Sayfa oluşturulma tarihi: 2016-08-08

Adını Latince "radyo" - "yaymak" ve "aktif" - "aktif" kelimelerinden alan "radyoaktivite" terimi, gama radyasyonu, temel parçacıklar veya daha hafif emisyonların eşlik ettiği atom çekirdeklerinin kendiliğinden dönüşümü anlamına gelir. çekirdekler. Bilimin bildiği her türlü radyoaktif dönüşüm, atomu oluşturan parçacıkların temel (güçlü ve zayıf) etkileşimlerine dayanmaktadır. Uranyumun yaydığı nüfuz edici radyasyonun daha önce bilinmeyen bir türü, Fransız bilim adamı Antoine Henri Becquerel tarafından 1896'da keşfedildi ve "radyoaktivite" kavramı, 20. yüzyılın başında görünmezleri inceleyen Marie Curie tarafından yaygın kullanıma sunuldu. Bazı minerallerin yaydığı ışınlar, saf radyoaktif element olan radyumu izole etmeyi başardı.

Radyoaktif dönüşümler ve kimyasal reaksiyonlar arasındaki farklar

Radyoaktif dönüşümlerin ana özelliği, kendiliğinden meydana gelmeleri, kimyasal reaksiyonların ise her durumda bazı dış etkileri gerektirmesidir. Ek olarak, radyoaktif dönüşümler sürekli olarak meydana gelir ve buna her zaman, atomik parçacıkların birbirleriyle etkileşiminin gücüne bağlı olarak belirli bir miktarda enerjinin salınması eşlik eder. Atomların içindeki reaksiyonların hızı sıcaklıktan, elektrik ve manyetik alanların varlığından, en etkili kimyasal katalizörün kullanılmasından, basınçtan veya bir maddenin toplanma durumundan etkilenmez. Radyoaktif dönüşümler herhangi bir dış etkene bağlı değildir ve hızlandırılamaz veya yavaşlatılamaz.

Radyoaktif Bozunma Yasası

Radyoaktif bozunma hızı ve bunun atom sayısına ve zamana bağlılığı, 1903'te Ernest Rutherford ve Frederick Soddy tarafından keşfedilen Radyoaktif Bozunma Yasasında ifade edilmiştir. Daha sonra yeni yasaya yansıyan belirli sonuçlara varmak için bilim adamları aşağıdaki deneyi gerçekleştirdiler: Radyoaktif ürünlerden birini ayırdılar ve bağımsız aktivitesini, izole edildiği maddenin radyoaktivitesinden ayrı olarak incelediler. Sonuç olarak, kimyasal elemente bakılmaksızın herhangi bir radyoaktif ürünün aktivitesinin zamanla katlanarak azaldığı keşfedildi. Buna dayanarak bilim adamları, radyoaktif dönüşüm oranının her zaman henüz dönüşüme uğramamış sistemlerin sayısıyla orantılı olduğu sonucuna vardı.

Radyoaktif Bozunma Yasasının formülü aşağıdaki gibidir:

Buna göre, dt (çok kısa bir aralık) süresi boyunca meydana gelen −dN bozunma sayısı, N atomlarının sayısıyla orantılıdır. Radyoaktif Bozunma Yasası formülünde başka bir önemli miktar daha vardır - bozunma sabiti ( veya birim zaman başına nükleer bozunma olasılığını karakterize eden yarılanma ömrünün tersi) λ.

Hangi kimyasal elementler radyoaktiftir?

Kimyasal elementlerin atomlarının kararsızlığı bir modelden ziyade bir istisnadır; çoğunlukla sabittirler ve zamanla değişmezler. Bununla birlikte, atomları diğerlerine göre çürümeye daha duyarlı olan ve bozunma sırasında enerji yayan ve aynı zamanda yeni parçacıklar açığa çıkaran belirli bir grup kimyasal element vardır. En yaygın kimyasal elementler, daha basit atomlara sahip diğer elementlere dönüşme yeteneğine sahip olan radyum, uranyum ve plütonyumdur (örneğin, uranyumun kurşuna dönüşmesi).

1. Radyoaktivite. Radyoaktif bozunmanın temel yasası. Etkinlik.

2. Radyoaktif bozunmanın ana türleri.

3. İyonlaştırıcı radyasyonun madde ile etkileşiminin niceliksel özellikleri.

4. Doğal ve yapay radyoaktivite. Radyoaktif seri.

5. Radyonüklitlerin tıpta kullanımı.

6. Yüklü parçacıkların hızlandırıcıları ve tıpta kullanımları.

7. İyonlaştırıcı radyasyonun etkisinin biyofiziksel temeli.

8. Temel kavramlar ve formüller.

9. Görevler.

Doktorların doğal ve yapay radyoaktiviteye olan ilgisi aşağıdakilerden kaynaklanmaktadır.

Birincisi, tüm canlılar sürekli olarak kozmik radyasyon, yer kabuğunun yüzey katmanlarında bulunan radyoaktif elementlerden gelen radyasyon ve hava ve yiyecekle birlikte hayvanların vücuduna giren elementlerden gelen radyasyondan oluşan doğal arka plan radyasyonuna maruz kalır.

İkincisi, radyoaktif radyasyon tıpta teşhis ve tedavi amaçlı kullanılıyor.

33.1. Radyoaktivite. Radyoaktif bozunmanın temel yasası. Etkinlik

Radyoaktivite olgusu, 1896 yılında uranyum tuzlarından bilinmeyen radyasyonun kendiliğinden yayılmasını gözlemleyen A. Becquerel tarafından keşfedildi. Kısa süre sonra E. Rutherford ve Curies, radyoaktif bozunma sırasında He çekirdeklerinin (α-parçacıkları), elektronların (β-parçacıkları) ve sert elektromanyetik radyasyonun (γ-ışınları) yayıldığını tespit etti.

1934'te pozitron emisyonuyla bozunma (β + -bozunma) keşfedildi ve 1940'ta yeni bir tür radyoaktivite keşfedildi - çekirdeğin kendiliğinden bölünmesi: bölünen bir çekirdek, eşzamanlı emisyonla karşılaştırılabilir kütlenin iki parçasına ayrılır nötronlardan oluşan ve γ -kuanta. Çekirdeklerin proton radyoaktivitesi 1982'de gözlemlendi.

Radyoaktivite - bazı atom çekirdeklerinin parçacıkların emisyonu ile kendiliğinden (kendiliğinden) diğer çekirdeklere dönüşme yeteneği.

Atom çekirdeği, genel bir adı olan proton ve nötronlardan oluşur - nükleonlar.Çekirdekteki protonların sayısı atomun kimyasal özelliklerini belirler ve Z ile gösterilir (bu seri numarası kimyasal element). Çekirdekteki nükleon sayısına denir kütle numarası ve A'yı gösterir. Aynı atom numarasına ve farklı kütle numarasına sahip çekirdeklere denir. izotoplar. Bir kimyasal elementin tüm izotopları birebir aynı kimyasal özellikler. İzotopların fiziksel özellikleri büyük ölçüde değişebilir.

İzotopları belirtmek için, iki indeksli bir kimyasal elementin sembolünü kullanın: A Z X. Alt indeks seri numarası, üst indeks ise kütle numarasıdır. Genellikle alt simge, öğenin sembolünün kendisi tarafından belirtildiği için atlanır. Mesela 14 6 C yerine 14 C yazıyorlar.

Bir çekirdeğin bozunma yeteneği onun bileşimine bağlıdır. Aynı element hem kararlı hem de radyoaktif izotoplara sahip olabilir. Örneğin, karbon izotopu 12C stabildir, ancak izotop 14C radyoaktiftir. Radyoaktif bozunma istatistiksel bir olgudur. Bir izotopun bozunma yeteneği karakterize edilirλ.

bozunum sabitiÇürüme sabiti

- Belirli bir izotopun çekirdeğinin birim zamanda bozunma olasılığı.

Kısa sürede nükleer bozunma olasılığı dt formülle bulunur

Formül (33.1)'i dikkate alarak, çürümüş çekirdeklerin sayısını belirleyen bir ifade elde ederiz: Formül (33.3) ana olarak adlandırılır

radyoaktif bozunma kanunu.

Üstel yasaya göre radyoaktif çekirdeklerin sayısı zamanla azalır. bozunum sabitiλ Bunun yerine pratikte sıklıkla başka bir miktar kullanılır, denir

yarı ömür. Yarı ömür (T) - bozunduğu süre yarım

radyoaktif çekirdekler.

Yarı ömrü kullanan radyoaktif bozunma yasası şu şekilde yazılmıştır:

Bağımlılık grafiği (33.4) Şekil 2'de gösterilmektedir. 33.1.

Yarı ömür çok uzun ya da çok kısa olabilir (saniyenin kesirlerinden milyarlarca yıla kadar). Tabloda Şekil 33.1 bazı elementlerin yarı ömürlerini göstermektedir. Pirinç. 33.1.

Tablo 33.1. Bazı elementlerin yarı ömürleri

Değerlendirme için radyoaktivite derecesi izotop adı verilen özel bir miktar kullanır aktivite.

Etkinlik - Birim zamanda bozunan radyoaktif ilacın çekirdek sayısı:

SI faaliyet birimi Bequerel(Bq), 1 Bq saniyede bir bozunma olayına karşılık gelir. Pratikte daha fazlası

çocuksu sistemik olmayan faaliyet birimi - Curie(Ci), 1 g 226 Ra'nın aktivitesine eşittir: 1 Ci = 3,7x10 10 Bq.

Zamanla, bozulmamış çekirdeklerin sayısı azaldıkça aktivite de azalır:

33.2. Başlıca radyoaktif bozunma türleri

Radyoaktivite olgusunu inceleme sürecinde, radyoaktif çekirdekler tarafından yayılan α-, β- ve γ-ışınları olarak adlandırılan 3 tür ışın keşfedildi. Daha sonra α ve β parçacıklarının iki farklı türdeki radyoaktif bozunmanın ürünleri olduğu ve γ ışınlarının bu süreçlerin bir yan ürünü olduğu keşfedildi. Ayrıca γ-ışınları burada ele alınmayan daha karmaşık nükleer dönüşümlere eşlik eder.

Alfa bozunması emisyon ile çekirdeklerin kendiliğinden dönüşümünden oluşurα -partiküller (helyum çekirdekleri).

α-bozunma şeması şu şekilde yazılmıştır:

burada X, Y sırasıyla anne ve kız çekirdeklerin sembolleridir. α-bozunumu yazarken “α” yerine “He” yazabilirsiniz.

Bu bozunma sırasında elementin atom numarası Z 2, kütle numarası A - 4 azalır.

α-bozunması sırasında, yavru çekirdek, kural olarak, uyarılmış bir durumda oluşturulur ve temel duruma geçiş üzerine bir γ-kuantumu yayar. Karmaşık mikro nesnelerin genel özelliği, sahip olmalarıdır. ayrık bir dizi enerji durumu. Bu aynı zamanda çekirdekler için de geçerlidir. Bu nedenle uyarılmış çekirdeklerden gelen γ-radyasyonu ayrı bir spektruma sahiptir. Sonuç olarak, α parçacıklarının enerji spektrumu ayrık.

Hemen hemen tüm α-aktif izotoplar için yayılan α-partiküllerinin enerjisi 4-9 MeV aralığındadır.

Beta bozunması elektronların (veya pozitronların) emisyonu ile çekirdeklerin kendiliğinden dönüşümünden oluşur.

β-bozunmasına her zaman nötr bir parçacığın - bir nötrino (veya antinötrino) emisyonunun eşlik ettiği tespit edilmiştir. Bu parçacık pratik olarak maddeyle etkileşime girmez ve daha fazla ele alınmayacaktır. Beta bozunması sırasında açığa çıkan enerji, beta parçacığı ile nötrino arasında rastgele dağıtılır. Bu nedenle, β-radyasyonunun enerji spektrumu süreklidir (Şekil 33.2).

Pirinç. 33.2.β-bozunmasının enerji spektrumu

İki tür β bozunması vardır.

1. Elektronikβ - - bozunması, bir nükleer nötronun bir proton ve bir elektrona dönüşmesinden oluşur.

Bu durumda başka bir ν" parçacığı ortaya çıkar - bir antinötrino:

Çekirdekten bir elektron ve bir antinötrino uçar. Elektron β - bozunma şeması şu şekilde yazılmıştır:

Elektronik β bozunması sırasında Z elementinin sıra numarası 1 artar ancak A kütle numarası değişmez.

β parçacıklarının enerjisi 0,002-2,3 MeV aralığındadır. 2. Pozitronik

β + - bozunması, bir nükleer protonun bir nötron ve bir pozitrona dönüşmesini içerir. Bu durumda başka bir ν parçacığı ortaya çıkar: bir nötrino: Elektron yakalamanın kendisi iyonlaştırıcı parçacıklar üretmez, ancak

X-ışını radyasyonu eşliğinde. Bu radyasyon, iç elektronun soğurulmasıyla boşalan alanın dış yörüngeden gelen bir elektron tarafından doldurulması sonucu ortaya çıkar.λ ≤ Gama radyasyonu

elektromanyetik bir yapıya sahiptir ve dalga boyuna sahip fotonları temsil eder

10 -10 m.

Gama radyasyonu bağımsız bir radyoaktif bozunma türü değildir. Bu tür radyasyon hemen hemen her zaman sadece α-bozunumu ve β-bozunumuna değil aynı zamanda daha karmaşık nükleer reaksiyonlara da eşlik eder. Elektrik ve manyetik alanlardan sapmaz, nispeten zayıf bir iyonlaşma ve çok yüksek nüfuz etme kabiliyetine sahiptir. 33.3. İyonlaştırıcı radyasyonun madde ile etkileşiminin nicel özellikleri Radyoaktif radyasyonun canlı organizmalar üzerindeki etkisi aşağıdakilerle ilişkilidir: iyonizasyon,

dokularda buna neden olur. Bir parçacığın iyonlaşma yeteneği hem türüne hem de enerjisine bağlıdır. Parçacık maddenin derinliklerine doğru ilerledikçe enerjisini kaybeder. Bu süreç denir

iyonizasyon inhibisyonu.

Yüklü bir parçacığın madde ile etkileşimini niceliksel olarak karakterize etmek için birkaç miktar kullanılır: Parçacığın enerjisi iyonlaşma enerjisinin altına düştüğünde iyonlaşma etkisi sona erer.

Ortalama doğrusal kilometre

Yüklü bir iyonlaştırıcı parçacığın (R) - iyonlaşma yeteneğini kaybetmeden önce bir madde içinde kat ettiği yol.

Çeşitli radyasyon türlerinin madde ile etkileşiminin bazı karakteristik özelliklerini ele alalım.

Alfa radyasyonu Alfa parçacığı, kütlesi birçok kez daha büyük olduğundan pratik olarak hareketinin başlangıç ​​yönünden sapmaz.

Pirinç. 33.3. Doğrusal iyonlaşma yoğunluğunun ortamdaki bir α parçacığının kat ettiği yola bağlılığı keskin bir şekilde sıfıra düşer (Şekil 33.3). Bu, hareket hızı azaldıkça ortamdaki bir molekülün (atomun) yakınında geçirdiği zamanın artmasıyla açıklanmaktadır. Bu durumda iyonlaşma olasılığı artar. α parçacığının enerjisi, moleküler termal hareketin enerjisi ile karşılaştırılabilir hale geldikten sonra, maddedeki iki elektronu yakalar ve bir helyum atomuna dönüşür.

İyonizasyon işlemi sırasında oluşan elektronlar, kural olarak, α parçacığı yolundan uzaklaşarak ikincil iyonlaşmaya neden olur.

α-partiküllerinin su ve yumuşak dokularla etkileşiminin özellikleri Tablo'da sunulmaktadır. 33.2.

Tablo 33.2. Maddeyle etkileşimin özelliklerinin a parçacıklarının enerjisine bağımlılığı

Beta radyasyonu

Hareket için β -Maddedeki parçacıklar eğrisel, öngörülemeyen bir yörüngeyle karakterize edilir. Bunun nedeni, etkileşen parçacıkların kütlelerinin eşitliğidir.

Etkileşim Özellikleri β -su ve yumuşak doku içeren parçacıklar tabloda sunulmaktadır. 33.3.

Tablo 33.3. Maddeyle etkileşimin özelliklerinin β parçacıklarının enerjisine bağımlılığı

α parçacıkları gibi β parçacıklarının da iyonlaşma yeteneği azalan enerjiyle artar.

X-ışını radyasyonu eşliğinde.

Emilim γ Maddenin radyasyonu, X-ışını radyasyonunun soğurulması yasasına benzer bir üstel yasaya uyar:

Emilimden sorumlu ana süreçler γ -radyasyon fotoelektrik etki ve Compton saçılımıdır. Bu, çok yüksek enerjiye sahip, nispeten az sayıda serbest elektron (birincil iyonlaşma) üretir. Birincil iyonizasyonla kıyaslanamayacak kadar yüksek olan ikincil iyonlaşma süreçlerine neden olurlar.

33.4. Doğal ve yapay

radyoaktivite. Radyoaktif seri

Şartlar doğal Ve yapay radyoaktivite koşulludur.

Doğal doğada bulunan izotopların radyoaktivitesi veya doğal süreçler sonucu oluşan izotopların radyoaktivitesi denir.

Örneğin uranyumun radyoaktivitesi doğaldır. Güneş ışınımının etkisi altında atmosferin üst katmanlarında oluşan karbon 14 C'nin radyoaktivitesi de doğaldır.

Yapay insan faaliyetinin bir sonucu olarak ortaya çıkan izotopların radyoaktivitesi denir.

Bu, parçacık hızlandırıcılarda üretilen tüm izotopların radyoaktivitesidir. Bu aynı zamanda bir atom patlaması sırasında toprak, su ve havanın radyoaktivitesini de içerir.

Doğal radyoaktivite

Radyoaktiviteyi incelemenin ilk döneminde, araştırmacılar yalnızca yer kayalarında yeterince büyük miktarlarda bulunan doğal radyonüklitleri (radyoaktif izotoplar) kullanabiliyorlardı: 232 Th, 235 U, 238 U. Bu radyonüklitlerle başlayan ve kararlı Pb izotoplarıyla biten üç radyoaktif seri. Daha sonra, 237 Np'den başlayan ve son kararlı çekirdek 209 Bi'ye sahip bir seri keşfedildi. Şek. Şekil 33.4 238 U ile başlayan satırı göstermektedir.

Pirinç. 33.4. Uranyum-radyum serisi

Bu serinin elemanları, iç insan radyasyonunun ana kaynağıdır. Örneğin 210 Pb ve 210 Po vücuda gıdayla girer; balık ve kabuklu deniz ürünlerinde yoğunlaşırlar. Bu izotopların her ikisi de likenlerde birikir ve bu nedenle ren geyiği etinde bulunur. Tüm doğal radyasyon kaynaklarının en önemlisi, 226 Ra'nın bozunmasından kaynaklanan ağır bir inert gaz olan 222 Rn'dir.

İnsanların aldığı doğal radyasyon dozunun yaklaşık yarısını oluşturur. Yer kabuğunda oluşan bu gaz, atmosfere sızarak suya karışır (yüksek oranda çözünür).

Potasyum 40 K'nın radyoaktif izotopu, doğal potasyumun (% 0,0119) bir parçası olan yer kabuğunda sürekli olarak mevcuttur. Bu element topraktan bitkilerin kök sistemi yoluyla ve bitkisel besinlerle (tahıllar, taze sebze ve meyveler, mantarlar) vücuda gelir.

Doğal radyasyonun bir diğer kaynağı ise kozmik radyasyondur (%15). Atmosferin koruyucu etkisinin azalması nedeniyle dağlık bölgelerde yoğunluğu artmaktadır. Doğal arka plan radyasyonunun kaynakları Tabloda listelenmiştir. 33.4. Tablo 33.4.

Doğal radyoaktif arka planın bileşeni

33.5. Radyonüklitlerin tıpta kullanımı Radyonüklidler

yarılanma ömrü kısa olan kimyasal elementlerin radyoaktif izotoplarına denir. Bu tür izotoplar doğada bulunmadığından yapay olarak elde edilir. Modern tıpta radyonüklidler teşhis ve tedavi amaçlı yaygın olarak kullanılmaktadır. Teşhis Uygulaması

Belirli kimyasal elementlerin bireysel organlar tarafından seçici olarak birikmesine dayanır. Örneğin iyot tiroid bezinde, kalsiyum ise kemiklerde yoğunlaşır. Bu elementlerin radyoizotoplarının vücuda sokulması, radyoaktif radyasyon yoluyla konsantrasyon alanlarının tespit edilmesini ve böylece önemli teşhis bilgilerinin elde edilmesini mümkün kılar. Bu teşhis yöntemine denir

etiketli atom yöntemiyle. Radyonüklidler, iyonlaştırıcı radyasyonun tümör hücreleri üzerindeki yıkıcı etkisine dayanmaktadır.

1. Gama terapisi- derindeki tümörleri yok etmek için yüksek enerjili γ radyasyonunun (60 Co kaynağı) kullanılması. Yüzeysel doku ve organların zararlı etkilere maruz kalmasını önlemek için iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma, farklı yönlerde farklı seanslarda gerçekleştirilir.

2. Alfa terapisi- α-partiküllerinin tedavi amaçlı kullanımı. Bu parçacıklar önemli bir doğrusal iyonlaşma yoğunluğuna sahiptir ve küçük bir hava tabakası tarafından bile emilir. Bu nedenle tedavi edici

Alfa ışınlarının kullanımı organın yüzeyine doğrudan temas yoluyla veya içten uygulandığında (iğne kullanılarak) mümkündür. Yüzeye maruz kalma için radon tedavisi (222 Rn) kullanılır: cilde maruz kalma (banyolar), sindirim organları (içme) ve solunum organları (soluma).

Bazı durumlarda tıbbi kullanım α -partiküller nötron akışının kullanımıyla ilişkilidir. Bu yöntemle, ilk önce çekirdekleri nötronların etkisi altında yayılan dokuya (tümör) elementler sokulur. α -partiküller. Bundan sonra hastalıklı organ bir nötron akışıyla ışınlanır. Böylece α -Parçacıklar, üzerinde yıkıcı bir etkiye sahip olmaları gereken organın doğrudan içinde oluşur.

Tablo 33.5 tıpta kullanılan bazı radyonüklitlerin özelliklerini göstermektedir.

Tablo 33.5.İzotopların özellikleri

33.6. Yüklü parçacık hızlandırıcıları ve tıpta kullanımı

Hızlandırıcı- elektrik ve manyetik alanların etkisi altında, yüksek enerjiye sahip (yüzlerce keV'den yüzlerce GeV'ye kadar) yönlendirilmiş yüklü parçacık ışınlarının üretildiği bir kurulum.

Hızlandırıcılar oluşturur dar Belirli bir enerjiye ve küçük kesite sahip parçacık ışınları. Bu, şunları sağlamanıza olanak tanır: yönlendirilmişışınlanmış nesneler üzerindeki etki.

Tıpta hızlandırıcıların kullanımı

Elektron ve proton hızlandırıcılar tıpta radyasyon tedavisi ve teşhis amacıyla kullanılır. Bu durumda hem hızlandırılmış parçacıkların kendisi hem de onlara eşlik eden X-ışını radyasyonu kullanılır.

Bremsstrahlung X-ışınları X ışınlarının kaynağı olan özel bir hedefe parçacık ışınının yönlendirilmesiyle elde edilir. Bu radyasyon, X-ışını tüpünden önemli ölçüde daha yüksek kuantum enerjisiyle farklılık gösterir.

Sinkrotron X-ışınları halka hızlandırıcılarda - sinkrotronlarda elektronların hızlanması sırasında meydana gelir. Bu tür radyasyonun yüksek derecede yönlülüğü vardır.

Hızlı parçacıkların doğrudan etkisi, yüksek nüfuz etme yetenekleriyle ilişkilidir. Bu tür parçacıklar yüzeysel dokulardan ciddi bir hasara yol açmadan geçerler ve yolculuklarının sonunda iyonlaştırıcı etki gösterirler. Uygun parçacık enerjisinin seçilmesiyle belirli bir derinlikteki tümörlerin yok edilmesi mümkündür.

Hızlandırıcıların tıpta kullanım alanları Tablo'da gösterilmektedir. 33.6.

Tablo 33.6. Hızlandırıcıların tedavi ve teşhiste uygulanması

33.7. İyonlaştırıcı radyasyonun etkisinin biyofiziksel temeli

Yukarıda belirtildiği gibi, radyoaktif radyasyonun biyolojik sistemler üzerindeki etkisi aşağıdakilerle ilişkilidir: Moleküllerin iyonlaşması. Radyasyonun hücrelerle etkileşimi süreci birbirini takip eden üç aşamaya (aşamalara) ayrılabilir.

1. Fiziksel aşama oluşur enerji transferi biyolojik bir sistemin moleküllerine radyasyon, bunların iyonlaşmasına ve uyarılmasına neden olur. Bu aşamanın süresi 10 -16 -10 -13 sn'dir.

2. Fiziko-kimyasal Aşama, uyarılmış moleküllerin ve iyonların aşırı enerjisinin yeniden dağıtılmasına yol açan çeşitli reaksiyon türlerinden oluşur. Sonuç olarak oldukça aktif

ürünler: çok çeşitli kimyasal özelliklere sahip radikaller ve yeni iyonlar.

Bu aşamanın süresi 10 -13 -10 -10 sn'dir.

3. Kimyasal aşama - bu, radikallerin ve iyonların birbirleriyle ve çevredeki moleküllerle etkileşimidir. Bu aşamada biyolojik özelliklerde değişikliklere yol açan çeşitli tiplerde yapısal hasarlar oluşur: zarların yapısı ve işlevleri bozulur; Lezyonlar DNA ve RNA moleküllerinde meydana gelir.

Kimyasal aşamanın süresi 10 -6 -10 -3 saniyedir.

4. Biyolojik aşama. Bu aşamada moleküllerin ve hücre altı yapıların hasar görmesi, çeşitli fonksiyonel bozukluklara, apoptotik mekanizmaların etkisi sonucu veya nekroza bağlı olarak erken hücre ölümüne yol açar. Biyolojik aşamada alınan hasar kalıtsal olabilir.

Biyolojik aşamanın süresi birkaç dakikadan onlarca yıla kadar değişir.

Biyolojik aşamanın genel kalıplarına dikkat edelim:

Düşük emilen enerjiye sahip büyük rahatsızlıklar (insanlar için ölümcül dozda radyasyon vücudun yalnızca 0,001°C ısınmasına neden olur);

Hücrenin kalıtsal aparatı yoluyla sonraki nesiller üzerindeki etki;

Gizli, gizli bir dönemle karakterize edilir;

Hücrelerin farklı kısımlarının radyasyona karşı farklı duyarlılığı vardır;

Her şeyden önce, özellikle çocuğun vücudu için tehlikeli olan bölünen hücreler etkilenir;

Bölünmenin olduğu yetişkin bir organizmanın dokuları üzerinde zararlı etki;

Radyasyon değişikliklerinin erken yaşlanma patolojisiyle benzerliği.

33.8. Temel kavramlar ve formüller

Tablonun devamı

33.9. Görevler

1. Bu maddenin 10.000 çekirdeği 10 dakika içinde bozunursa ilacın etkinliği ne olur?

4. Antik ağaç örneklerinin yaşı, içlerindeki 14 6 C izotopunun spesifik kütle aktivitesine göre yaklaşık olarak belirlenebilir. Eğer içindeki karbonun spesifik kütle aktivitesi, büyüyen ağacın spesifik kütle aktivitesinin %75'i ise, bir nesnenin yapımında kullanılan ağaç kaç yıl önce kesildi? Radonun yarı ömrü T = 5570 yıldır.

9. Çernobil kazasından sonra bazı yerlerde radyoaktif sezyum-137 ile toprak kirliliği 45 Ci/km 2 düzeyindeydi.

Kaç yıl sonra bu yerlerdeki aktivite nispeten güvenli bir seviye olan 5 Ci/km 2'ye düşecek? Sezyum-137'nin yarı ömrü T = 30 yıldır.

10. İyot-131'in insan tiroid bezinde izin verilen aktivitesi 5 nCi'den fazla olmamalıdır. Çernobil felaket bölgesinde bulunan bazı kişilerde iyot-131'in aktivitesi 800 nCi'ye ulaştı. Aktivite kaç gün sonra normale döndü? İyot-131'in yarı ömrü 8 gündür.

11. Bir hayvanın kan hacmini belirlemek için aşağıdaki yöntem kullanılır. Hayvandan az miktarda kan alınır, kırmızı kan hücreleri plazmadan ayrıştırılır ve kırmızı kan hücreleri tarafından asimile edilen radyoaktif fosforlu bir çözelti içerisine yerleştirilir. Etiketlenen kırmızı kan hücreleri hayvanın dolaşım sistemine yeniden verilir ve bir süre sonra kan örneğinin aktivitesi belirlenir.

ΔV = 1 ml böyle bir çözelti bazı hayvanların kanına enjekte edildi. Bu hacmin başlangıç ​​aktivitesi A 0 = 7000 Bq'ya eşitti. Bir gün sonra hayvanın damarından alınan 1 ml kanın aktivitesi dakikada 38 atışa eşitti. Radyoaktif fosforun yarı ömrü T = 14,3 gün ise hayvanın kan hacmini belirleyin.