Cantitatea oricăror izotopi radioactivi scade în timp datorită dezintegrării radioactive (transformarea nucleară). Rata de decădere este determinată de structura nucleului. Acest proces nu poate fi influențat de metode fizice sau chimice convenționale fără a schimba starea nucleului atomic. Pentru fiecare izotop radioactiv, rata medie de descompunere a atomilor săi este constantă, neschimbată și este caracteristică numai unui izotop dat. Constanta de dezintegrare radioactivă pentru un anumit izotop arată cât de multe nuclee se descompun pe unitate de timp. Constanta de dezintegrare este exprimată în unități de timp invers: c -1. min -1. h-1, etc., pentru a arăta că numărul de nuclee radioactive scade.
Pentru a caracteriza rata de decădere a elementelor radioactive în practică, în locul unei degradări constante, se utilizează o perioadă de înjumătățire. Timpul de înjumătățire este timpul în care se descompune jumătate din numărul inițial de nuclee radioactive. Pentru diferiți izotopi radioactivi, perioada de înjumătățire are valori cuprinse între fracțiuni de secundă și miliarde de ani. Și același element poate avea izotopi cu timpi de înjumătățire diferite. În consecință, elementele radioactive sunt împărțite în perioade scurte de viață (ore, zile) și de lungă durată (ani).
Relația dintre timpul de înjumătățire și constanta de dezintegrare are o relație inversă, adică cu cât este mai mare valoarea, cu atât este mai mică valoarea lui T și viceversa:
Particularitatea decăderii radioactive constă în faptul că nucleele aceluiași element nu se descompun tot odată, dar treptat, în momente diferite. Cu alte cuvinte, descompunerea nucleilor are loc neuniform - în porțiuni mai mari sau mai mici, deci în același timp de măsurare a numărului de impulsuri dintr-un preparat radioactiv, se obțin diferite valori. Prin urmare, pentru a obține rezultate exacte este necesar să se efectueze măsurători de mai multe ori. Cu toate acestea, la determinarea radioactivității medicamentelor de scurtă durată, alte erori se vor suprapune, pentru a evita care este necesitatea alegerii timpului de numărare corect (masa Bella, etc.).
Cantitatea de material radioactiv este de obicei determinată nu de unitățile de masă (grame, miligrame etc.), ci de activitatea substanței. care este egal cu numărul de descompuneri pe unitate de timp. Cu cât sunt mai multe transformări radioactive atomii dintr-o experiență de pregătire dată pe secundă, cu atât activitatea este mai mare. După cum rezultă din legea decăderii radioactive, activitatea radionuclidului este proporțională cu numărul de atomi radioactivi, adică crește odată cu creșterea cantității de substanță radioactivă. Deoarece rata de decădere a izotopilor radioactivi este diferită, aceleași cantități de radionuclizi diferiți de diferite mase au activitate diferită. Deci, dacă luăm radionuclizi 238 U, 32 P și 8 Li de aceeași masă, dar cu timpi de înjumătățire diferite (4,5, 10, 9, 14,3 zile și, respectiv, 0,89 s), apoi litiu și fosfor și foarte mic în uraniu, deoarece primele două izotopi vor avea cel mai mare număr de descompuneri în 1 s.
Unitatea de activitate în sistemul de unități (SI) este decăderea pe secundă (diss / s), se numește Becquerel (Bq); 1 Bq = 1 s -1.
Se utilizează de asemenea o unitate curie (Ki). Curie este cantitatea de substanță radioactivă în care numărul de descompuneri radioactive pe secundă este de 3,7. 10 10. Unitatea de curie corespunde radioactivității de 1 g de radium. Curie este foarte mare, de aceea se folosesc de obicei derivați fracționali (1 mCi, μCi, 1 nCi, 1 pCi). 1 Cu = 3.7. 10 10 Bq.
Activitatea oricărui preparat radioactiv după timpul t este determinată de formula corespunzătoare legii fundamentale a decăderii radioactive:
unde At este activitatea medicamentului la momentul t; A0 - activitatea inițială a preparatului; e este baza logaritmilor naturali (e = 2,72); T este timpul de înjumătățire plasmatică; Valorile lui T și t trebuie să aibă aceeași dimensiune (minute, ore, zile, etc.).
Un exemplu. Activitatea A0 a elementului radioactiv 32P pentru o anumită zi este egală cu 5 mCi. Determinați activitatea acestui element într-o săptămână. Timpul de înjumătățire T al elementului 32 P este de 14,3 zile. Activitatea 32 Р în 7 zile:
Unitățile Curie pentru caracterizarea activității gama a surselor sunt nepotrivite. În aceste scopuri, se introduce o altă unitate, echivalentul a 1 mg de radium (mg-echivalent de radium). Miligram radiu echivalent - este orice activitate a sursei radioactive, radiația gamma care, în condiții de măsurare identice produce aceeași doză de expunere ca filtru RF radiații gamma 1 mg radiu de referință al statului radiu folosind platină de 0,5 mm grosime.
Există tabele gamma-constante pentru majoritatea izotopilor radioactivi. Astfel, constanta gamma de 60 Co este de 13,5 R / h.
Doza de radiație și unitățile de măsurare a acesteia. Efectul biologic al radiației X și al radiației nucleare asupra corpului se datorează ionizării și excitației atomilor și moleculelor din mediul biologic. Cu privire la procesul de ionizare a radiațiilor, își consumă energia. Ca urmare a interacțiunii radiației cu mediul biologic, o anumită cantitate de energie este transferată organismului viu. O parte a radiației care intră în corpul care pătrunde în obiectul iradiat (fără absorbție) nu are niciun efect asupra acestuia. Prin urmare, cantitatea fizică principală, care caracterizează efectul radiației asupra corpului, depinde în mod direct de cantitatea de energie absorbită. Pentru a măsura cantitatea de energie absorbită, se introduce un astfel de termen ca doza de radiație. Aceasta este cantitatea de energie absorbită pe unitatea de volum (masă) a substanței iradiate.
Distingeți doza în aer, doza de pe suprafață (doza pielii) și în profunzimea dozei obiect iradiat (doză profundă), focală și integrală (doza totală absorbită). Deoarece energia absorbită este folosită pentru ionizarea mediului, pentru a fi măsurată, este necesar să se calculeze numărul de perechi de ioni produsi în timpul emisiei. Cu toate acestea, este dificil să se măsoare ionizarea direct în adâncimile țesuturilor unui organism viu. În acest sens, doza de expunere D0 așa-numită este determinată pentru caracterizarea cantitativă a radiației X și a radiației gamma care acționează asupra obiectului. care caracterizează capacitatea de ionizare a razelor X și a razelor gamma în aer. Din doza de expunere, cu ajutorul unor coeficienți adecvați, mergeți la doza absorbită în obiect. Doza de expunere este determinată de efectul ionizant al radiației într-o anumită masă de aer și numai la valorile energetice ale razelor X și gamma în intervalul zeci de kiloelectron volți până la 3 MeV.
Unitatea dozei de expunere din Sistemul Internațional de Unități (SI) a acceptat pandantiv per kilogram (C / kg), m. E. O asemenea doză de expunere X-igamma raze, la care 1 kg de aer uscat produs ioni care transportă o încărcătură într-un pandantiv fiecare electricitate marca.
În practică, se utilizează o singură unitate cu raze X (1 P = 2,58, 10 -4 C / kg). Roentgen (R) - doza de expunere de raze X sau radiații gamma, în care 1 cm este format 3 din aer (0.001293 g de aer uscat) în condiții normale (0 ° C și 1013 hPa) 2.0. 10 9 perechi de ioni.
Deoarece formarea unei perechi de ioni în aer consumă o medie de 34 eV, echivalentul energetic al razelor X în 1 cm3 de aer este de 2,08. 10 9. 34 = 7.08. 10 4 MeV = 0,114 erg / cm 3. sau în 1 g de aer 88 erg (0.114 / 0.001293 = 88 ergs).
Unit Rad (rad - doza de radiatie absorbant) - doza absorbită de radiații de orice fel, în care o masă de 1 g substanță absorbită energie radiații ionizante este egală cu 100 ergi (1 rad = 100 erg / g = 10 -2 J / kg).
Unitatea de doză absorbită în sistemul internațional SED-down (SI) acceptate jouli per kilogram (J / kg), m. E. O astfel de doză absorbită la care o greutate de 1 kg din materialul iradiat absorbită energie radiație 1 J. Această unitate are numele corect de gri (Gy), 1 Gy = 1 J / kg = 100 rad. Unitatea echivalentă a dozei absorbite este un sievert (Sv).
Deoarece la aceeași energie a quanta gamma și a particulelor în g de țesut biologic, diferită în compoziția chimică, este absorbită o cantitate diferită de energie, doza absorbită în țesuturi este măsurată în radare prin calcul folosind formula
unde tata este doza absorbită, rad; Dp este doza de expunere în același punct, P; f este coeficientul de tranziție, valoarea căreia depinde de energia radiației și de tipul de țesut absorbant (număr și densitate atomică).
Dacă în aer doza de radiație în 1 P este echivalent energetic cu 88 erg / g, atunci energia absorbită pentru acest mediu va fi 88: 100 = 0,88 rad. Astfel, pentru aer, doza absorbită egală cu 0,88 rad corespunde unei doze de expunere de 1 P. Coeficientul de tranziție f este de obicei determinat experimental. Pentru apă și țesuturi moi, coeficientul fm este rotunjit ca unitate (de fapt, este de 0,93). În consecință, doza absorbită în rads este numeric aproape egală cu doza corespunzătoare de expunere la raze X. Pentru țesutul osos, coeficientul fK = 2 - 5.
Din punct de vedere biologic, este important să cunoaștem nu doar doza de radiație pe care o primește obiectul iradiat, ci și doza primită pe unitate de timp. Într-un caz doza totală, care depășește în mod semnificativ letale, dar a obținut pentru o perioadă lungă de timp, nu numai că nu duce la moartea de viață, dar nu chiar să-l provoace un prejudiciu de reacție radiații. Într-un alt caz, doza este mai mică decât letală, dar primită într-o perioadă scurtă de timp, poate provoca o boală de radiație cu o severitate diferită. În legătură cu aceasta, este introdus conceptul de doză. Rata dozei (P) este doza de radiație D pe unitate de timp t:
Cu cât este mai mare doza P, cu atât mai rapidă este doza de radiație D.
În sistemul SI, unitatea de doză echivalentă este sievert (Sv); 1 Sv = 100 rem. Unitatea de doze echivalente extra-sistem este echivalentul biologic al radiografiei - rem (1 rem = 1.10 -2 J / kg).
Pentru a stabili relația dintre activitatea unui preparat radioactiv și doza de expunere creată de acesta, se folosește o constantă gamma. Pentru o sursă punctuală cu activitate A (mCi), doza de radiație D (P) produsă într-un timp t (h) la o distanță R (cm) este exprimată prin formula
În consecință, doza de expunere (R / h) este:
Dacă, în loc de activitate, este cunoscut echivalentul gamma al izotopului radioactiv M (mg echivalent de radium)
unde 8.4 este constanta gamma a radiului, g.
Pătratul distanței R din numitor arată că doza din sursa punctului slăbește în conformitate cu legea pătratelor distanței, ca o schimbare a intensității luminii.
Un exemplu. Există o sursă radioactivă de 60 Co, al cărui echivalent gamma este de 10 mg. echiv. radiu. Ce doză va funcționa la o distanță de 0,5 m timp de 6 zile, dacă lucrează zilnic: 30 de minute fiecare; timp de 3 minute?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: