Искусственные радиоактивные изотопы, их виды и характеристика
Искусственная радиоактивность была открыта в 1934 году Ирен и Фредериком Кюри. Они обнаружили, что если долго облучать некоторые вещества α - частицами, то эти вещества сами становятся радиоактивными. Радиоактивные изотопы (радионуклиды) можно получить при бомбардировке различных веществ протонами, нейтронами, α - частицами, γ - квантами большой энергии. Радиоактивные изотопы изготавливают на ядерных реакторах и в ускорителях заряженных частиц. В настоящее время получены радиоактивные изотопы всех химических элементов, встречающихся в природе. Они активно используются в науке и технике. Различают 3 основных метода: 1. Метод меченых атомов - использует радиоактивность как сигнал о присутствии данного изотопа. В качестве "метки" используют радионуклиды, которые можно легко обнаружить и измерить, зная их период полураспада, тип и энергию излучения. В качестве радиоактивных меток применяют: 3Н, 14С, 32Р, 35Са, 59Fe, 131I, 95Nb, 60Co, 24Na 2. Методы, использующие большую проникающую способность радиоактивного излучения – используют для определения структуры молекул. 3. Методы, использующие действие самого излучения - используют для изучения распределения веществ в системе и пути их перемещения, для выяснения механизма химической реакции, для количественного анализа. Медицинское применение. В медицине широко используются радиоактивные изотопы, т.к. они довольно быстро выводятся из организма, относительно недороги и обладают необходимой избирательностью действия. Применяются в диагностике, исследовании и лечении некоторых заболеваний.
1. Радиоизотопная диагностика - это физический метод применения радиоактивных изотопов для распознавания болезней и изучения функций организма. Особенности: A. Очень высокая чувствительность (10-19 гр. вещества) Б. Высокая специфичность метода (при анализе нельзя спутать 2 изотопа, каждый имеет свой спектр). B. Возможность применения малых доз изотопа. Г. Не разрушаемость живого организма. Д. Простота и точность регистрации. Виды методов: 1. Метод разведения. Суть: вводят изотоп в организм в определённой концентрации, берут пробы, сравнивают активность пробы с активностью введённого препарата и судят о разведении изотопа в организме. 2. Метод изучения скорости введения изотопа. После введения изотопа через некоторое время берут пробы и сравнивают активность; делают вывод, например, о выделительной функции почек. 3. Метод распределения изотопов (метод меченых атомов). Основан на избирательном скоплении изотопов в отдельных тканях. С помощью специальной аппаратуры определяют топографию и особенности щитовидной железы (131I), определяют скорость кровотока (24Na) и т.д.
2. Радиоизотопная терапия - совокупность методов лечения заболеваний радиоактивными изотопами. В её основе лежит биологическое действие радиоактивного излучения и избирательное накопление изотопов при их введении внутрь. A. Для лечения злокачественных опухолей: 60Сo помещается в излучатель специальной формы, и излучение направляется на участок, подлежащий лечению. 198Au вводится в виде коллоидного раствора непосредственно в опухоль. Золото не вступает в биохимическую реакцию с тканями и облучение тканевых клеток продолжается до тех пор, пока сохраняется активность препарата. Лучевого поражения при этом не возникает, т.к. Т = 2,7 суток.
Б. Для лечения болезней крови. 32Р концентрируется в трубчатых костях и, распадаясь, излучает β - частицы, которые облучают костный мозг, что во многих случаях восстанавливает функцию кроветворения. B. Для лечения кожных и глазных заболеваний. 32Р и 90Sr - фильтрованную бумагу пропитывают раствором радиоактивного изотопа и в целлофановом конверте накладывают на поражённый участок. При распаде изотопы излучают β - частицы, которые не проникают глубоко в организм и не повреждают здоровые ткани. Г. Для лечения органов пищеварения, дыхания, воздействия на кожу. 222Rn вводится внутрь с помощью иглы, распадаясь, излучает α - частицы. Дополнительные пути воздействия - через ванны, питьё, ингаляции.
7. Активность. Её виды, единицы измерения и количественная оценка. Формула активности.
На практике основное значение имеет общее число распадов, происходящих в источнике радиоактивного излучения за единицу времени => количественно меру распада определяют активностью радиоактивного вещества. Активность (А) зависит от скорости распада "λ" и от наличного числа ядер (т.е. от массы изотопа). "А" - это абсолютная скорость распада изотопа в данном источнике.
3 варианта записи формулы активности: А. Из закона радиоактивного распада в дифференциальной форме следует: dN = – λ Ntdt Þ – dN/dt = λ Nt Þ A = λ Nt Þ A = – dN/dt (абсолютная скорость р/акт. распада) Б. Из закона радиоактивного распада в интегральной форме следует: Nt = N0 · e-λt 1. A = λ Nt } λ Nt/A = λ N0 e-λt/A0 2. λ N0 = A0 исходная активность при t = 0 3. A =A0 · e-λt убыль активности идет по экспоненциальному закону
В. При использовании формулы связи постоянной распада "λ" с периодом полураспада "Т" следует: T = (ln2)/λ 1. λ = (ln2)/T Þ Nt λ/A = Nt ln2/T 2. A = Nt ln2/T
Единицы измерения активности: А. Системные единицы измерения. A = dN/dt 1[расп/с] = 1[Бк] – беккерель 1Мрасп/с =106 расп/с = 1 [Рд] - резерфорд
Б. Внесистемные единицы измерения. [Ки] - кюри (соответствует активности 1г радия). 1[Ки] = 3,7 · 1010[расп/с] - в 1г радия за 1с распадается 3,7· 106 радиоактивных ядер.
Виды активности: 1. Удельная - это активность единицы массы вещества. Ауд. = dA/dm [Бк/кг]. Её используют для характеристики активности порошкообразных и газообразных радиоактивных веществ. 2. Объёмная - это активность в единице объёма вещества или среды. Аоб = dA/dV [Бк/м3] Её используют для характеристики активности жидких радиоактивных веществ.
На практике убыль активности измеряется с помощью специальных радиометрических приборов. Например, зная активность препарата и продукта, образующегося при распаде 1 ядра, можно вычислить, сколько частиц каждого вида испускает препарат за 1 секунду. Если при делении одного ядра образуется n штук нейтронов, то за 1с испускается поток нейтронов "N". N = n · А.
|
