Kurs ishi

Mavzu bo'yicha taqdimot: "Radioaktivlik.

Ilova radioaktiv izotoplar texnologiyada"

Kirish

1. Radioaktiv nurlanish turlari

2. Radioaktivlikning boshqa turlari

3. Alfa yemirilishi

4.Beta parchalanishi

5. Gamma-emirilish

6. Radioaktiv parchalanish qonuni

7. Radioaktiv qatorlar

8. Radioaktiv nurlanishning odamga ta'siri

9. Radioaktiv izotoplarni qo'llash

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Radioaktivlik- atom yadrolarining turli zarrachalar va elektromagnit nurlanishlar chiqishi bilan birga boshqa yadrolarga aylanishi. Hodisaning nomi shundan: lotincha radioda - nurlantiraman, activus - samarali. Bu so'zni Mari Kyuri kiritgan. Beqaror yadro - radionuklidning parchalanishi paytida ular undan uchib ketishadi yuqori tezlik bir yoki bir nechta yuqori energiyali zarralar. Bu zarrachalarning oqimi radioaktiv nurlanish yoki oddiygina nurlanish deb ataladi.

rentgen nurlari. Radioaktivlikning kashf etilishi bevosita Rentgenning kashfiyoti bilan bog'liq edi. Bundan tashqari, bir muncha vaqt bu nurlanishning bir xil turi deb o'ylangan. 19-asr oxiri umuman olganda, u ilgari noma'lum bo'lgan turli xil "nurlanishlar" ni kashf etishga boy edi. 1880-yillarda ingliz fizigi Jozef Jon Tomson elementar tashuvchilarni o'rganishni boshladi. manfiy zaryad, 1891 yilda irland fizigi Jorj Jonston Stoni (1826-1911) bu zarralarni elektronlar deb atagan. Nihoyat, dekabr oyida Vilgelm Konrad Rentgen nurlarning yangi turini kashf etganini e'lon qildi va uni rentgen nurlari deb atadi. Hozirgacha ko'pgina mamlakatlarda ular shunday deb ataladi, ammo Germaniya va Rossiyada nemis biologi Rudolf Albert fon Köllikerning (1817-1905) rentgen nurlarini chaqirish taklifi qabul qilinadi. Ushbu nurlar vakuumda tez harakatlanadigan elektronlar (katod nurlari) to'siq bilan to'qnashganda hosil bo'ladi. Ma'lumki, katod nurlari shishaga tushganda, u chiqaradi ko'rinadigan yorug'lik- yashil luminesans. Rentgen bir vaqtning o'zida oynadagi yashil nuqtadan boshqa ko'rinmas nurlar chiqishini aniqladi. Bu tasodifan sodir bo'ldi: qorong'i xonada bariy tetrasiyanoplatinat Ba (ilgari u bariy platina siyanidi deb atalgan) bilan qoplangan yaqin ekran porlab turardi. Ushbu modda ultrabinafsha, shuningdek katodik nurlar ta'sirida yorqin sariq-yashil luminesans beradi. Ammo katod nurlari ekranga tushmadi, bundan tashqari, qurilma qora qog'oz bilan qoplanganida, ekran porlashda davom etdi. Tez orada Rentgen radiatsiya ko'plab shaffof bo'lmagan moddalardan o'tib, qora qog'ozga o'ralgan yoki hatto metall qutiga joylashtirilgan fotografik plastinkaning qorayishiga olib kelishini aniqladi. Nurlar juda qalin kitobdan, 3 sm qalinlikdagi archa taxtasidan, 1,5 sm qalinlikdagi alyuminiy plastinkadan o'tdi ... Rentgen uning kashfiyotining imkoniyatlarini tushundi: “Agar siz qo'lingizni tushirish trubkasi va ekran o'rtasida tutsangiz. "," deb yozgan u, "qo'lning engil konturlari fonida suyaklarning quyuq soyalarini ko'rishingiz mumkin. Bu tarixdagi birinchi rentgen tekshiruvi edi.

Rentgenning kashfiyoti bir zumda butun dunyoga tarqaldi va nafaqat mutaxassislarni hayratga soldi. 1896 yil arafasida Germaniya shahridagi kitob do'konida qo'lning fotosurati namoyish etildi. Unda tirik odamning suyaklari, barmoqlaridan birida esa nikoh uzugi ko'rinib turardi. Bu Rentgenning xotini qo'lining rentgen fotosurati edi. Rentgenning birinchi xabari Yangi turdagi nurlar haqida" 28 dekabrda "Würzburg fizika-tibbiy jamiyatining hisobotlari" da nashr etilgan, u darhol tarjima qilingan va nashr etilgan. turli mamlakatlar, Londonda nashr etilgan eng mashhur ilmiy jurnal "Nature" ("Nature") 1896 yil 23 yanvarda Rentgenning maqolasini nashr etdi.

Butun dunyoda yangi nurlar o'rganila boshlandi, bir yil ichida ushbu mavzu bo'yicha mingdan ortiq maqola nashr etildi. Dizayni sodda, rentgen apparatlari shifoxonalarda ham paydo bo'ldi: yangi nurlarning tibbiy qo'llanilishi aniq edi.

Hozirgi vaqtda rentgen nurlari butun dunyoda keng qo'llaniladi (va nafaqat tibbiy maqsadlarda).

Bekkerel nurlari. Rentgenning kashfiyoti tez orada xuddi shunday ajoyib kashfiyotga olib keldi. U 1896 yilda frantsuz fizigi Antuan Anri Bekkerel tomonidan yaratilgan. U 1896 yil 20 yanvarda Akademiyaning yig'ilishida bo'lib, unda fizik va faylasuf Anri Puankare Rentgenning kashfiyoti haqida gapirdi va Frantsiyada allaqachon yaratilgan inson qo'lining rentgenogrammalarini namoyish etdi. Puankare yangi nurlar haqidagi hikoya bilan cheklanib qolmadi. U bu nurlarning luminesans bilan bog'liqligini va, ehtimol, har doim bu turdagi luminesans bilan bir vaqtda sodir bo'lishini taklif qildi, shuning uchun katod nurlari, ehtimol, undan voz kechish mumkin. Ultrabinafsha nurlanish ta'sirida moddalarning lyuminestsensiyasi - flüoresan yoki fosforessensiya (19-asrda bu tushunchalar o'rtasida qat'iy farq yo'q edi) Bekkerelga tanish edi: uning otasi Aleksandr Edmond Bekkerel (1820-1891) va bobosi Bekkerel (Sesar178) –1878) u bilan ikkala fizik ham shug‘ullangan; Antuan Anri Bekkerelning o'g'li Jak fizik bo'ldi, u "meros orqali" Parij muzeyida fizika kafedrasini qabul qildi. tabiiy tarix, Bekkerelis 1838 yildan 1948 yilgacha 110 yil davomida ushbu bo'limni boshqargan.

Bekkerel rentgen nurlarining floresan bilan bog'liqligini tekshirishga qaror qildi. Ba'zi uran tuzlari, masalan, uranil nitrat UO2 (NO3)2, yorqin sariq-yashil floresansni namoyon qiladi. Bunday moddalar Bekkerelning u ishlagan laboratoriyasida edi. Uning otasi ham uran preparatlari bilan ishlagan, u quyosh nuri to'xtatilgandan so'ng, ularning porlashi juda tez - soniyaning yuzdan bir qismidan kamroq vaqt ichida yo'qolishini ko'rsatdi. Biroq, hech kim bu yorug'lik, Rentgen bilan bo'lgani kabi, noaniq materiallardan o'tishga qodir bo'lgan boshqa nurlarning emissiyasi bilan birga keladimi yoki yo'qligini tekshirmadi. Puankarening hisobotidan so'ng, Bekkerel sinab ko'rishga qaror qildi. 1896 yil 24 fevralda Akademiyaning haftalik yig'ilishida u ikki qatlamli qalin qora qog'ozga o'ralgan fotografiyani olib, uning ustiga qo'sh kaliy uranil sulfat K2 UO2 (SO4) 2 2H2O kristallarini qo'yish va bularning barchasini ochib berishni aytdi. Quyosh nurida bir necha soat bo'lsa, unda fotografik plastinka paydo bo'lgandan so'ng, kristallarning biroz xiralashgan konturini ko'rishingiz mumkin. Agar plastinka va kristallar orasiga qalaydan kesilgan tanga yoki figura qo'yilsa, u holda ishlab chiqilgandan so'ng plastinkada bu narsalarning aniq tasviri paydo bo'ladi.

Bularning barchasi floresan va rentgen nurlari o'rtasidagi munosabatni ko'rsatishi mumkin. Yaqinda kashf etilgan rentgen nurlarini ancha oson olish mumkin - katod nurlarisiz va vakuum trubkasi va buning uchun zarur bo'lgan yuqori kuchlanishsiz, lekin quyoshda isitiladigan uran tuzi qandaydir turdagi moddalarni chiqaradimi yoki yo'qligini tekshirish kerak edi. qora qog'oz ostiga kirib, fotografik emulsiyaga ta'sir qiluvchi gaz Bunday imkoniyatni yo'q qilish uchun Bekkerel uran tuzi va fotografik plastinka orasiga shisha varaq qo'ydi - u hali ham yonib turardi. "Bu yerdan", deb xulosa qildi u qisqa xabar Bekkerel, - degan xulosaga kelishimiz mumkinki, yorug'lik tuzi yorug'likka shaffof bo'lmagan qora qog'oz orqali o'tadigan nurlar chiqaradi va fotografik plastinkadagi kumush tuzlarini tiklaydi. Go'yo Puankare to'g'ri aytdi va Rentgenning rentgenogrammasini butunlay boshqacha tarzda olish mumkin.

Bekkerel fotografik plitani yorituvchi nurlar paydo bo‘lish sharoitlarini yaxshiroq tushunish va bu nurlarning xossalarini tekshirish maqsadida ko‘plab tajribalar o‘tkaza boshladi. U kristallar va fotografiya plitasi orasiga turli moddalar - qog'oz, shisha, alyuminiy, mis, turli qalinlikdagi qo'rg'oshin plitalari joylashtirdi. Natijalar Rentgen tomonidan olingan natijalar bilan bir xil edi, bu ikkala nurlanishning o'xshashligi foydasiga argument bo'lishi mumkin edi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga qo'shimcha ravishda, Bekkerel uran tuzini ko'zguda aks ettirilgan yoki prizma bilan singan nur bilan yoritgan. U barcha oldingi tajribalar natijalari quyosh bilan hech qanday aloqasi yo'qligini aniqladi; uran tuzining fotografik plita yonida qancha vaqt turgani muhim edi. Ertasi kuni Bekkerel akademiya yig'ilishida bu haqda ma'lum qildi, ammo keyinchalik ma'lum bo'lishicha, u noto'g'ri xulosaga keldi: u hech bo'lmaganda bir marta yorug'likda "zaryadlangan" uran tuzining o'zi ham o'zini chiqarishga qodir, deb qaror qildi. uzoq vaqt davomida ko'rinmas penetratsion nurlar.

Yil oxiriga kelib, Bekkerel ushbu mavzu bo'yicha to'qqizta maqola chop etdi, ulardan birida u shunday deb yozgan edi: "Turli uran tuzlari qalin devorli qo'rg'oshin qutisiga joylashtirilgan ... Har qanday ma'lum nurlanish ta'siridan himoyalangan bu moddalar davom etdi. shisha va qora qog'ozdan o'tadigan nurlarni chiqarish ... sakkiz oy ichida.

Bu nurlar har qanday uran birikmalaridan, hatto quyoshda porlamaydiganlardan ham kelib chiqqan. Bundan ham kuchliroq (taxminan 3,5 marta) metall uranning nurlanishi. Ma'lum bo'ldiki, radiatsiya, ba'zi ko'rinishlarida rentgen nurlariga o'xshash bo'lsa-da, kattaroq kirib borish qobiliyatiga ega va uran bilan qandaydir bog'liq, shuning uchun Bekkerel uni "uran nurlari" deb atay boshladi.

Bekkerel shuningdek, "uran nurlari" havoni ionlashtirib, uni elektr tokini o'tkazuvchiga aylantirishini aniqladi. Deyarli bir vaqtning o'zida, 1896 yil noyabrda ingliz fiziklari J. J. Tomson va Ernest Rezerford (havoning ionlanishini va uning ta'sirida kashf qilishdi. rentgen nurlari. Radiatsiyaning intensivligini o'lchash uchun Bekkerel elektroskopdan foydalangan, uning uchlari bilan osilgan va elektrostatik zaryadlangan eng engil oltin barglari bir-birini qaytaradi va ularning bo'sh uchlari ajralib chiqadi. Agar havo oqim o'tkazsa, zaryad barglardan oqib chiqadi va ular tushadi - tezroq, havoning elektr o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa va natijada radiatsiya intensivligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Bu moddaning tashqi manbadan energiya ta'minotisiz ko'p oylar davomida uzluksiz va to'xtovsiz nurlanishni qanday chiqarishi savol ostida qoldi.Bekkerelning o'zi uran uzluksiz chiqaradigan energiyani qayerdan olishini tushunolmasligini yozgan. Shu munosabat bilan turli xil farazlar, ba'zan juda hayoliy, ilgari surilgan. Masalan, ingliz kimyogari va fizigi Uilyam Ramsey shunday yozgan edi: “...fiziklar uran tuzlaridagi bitmas-tuganmas energiya qayerdan kelib chiqishi mumkinligi haqida hayron bo‘lishdi. Lord Kelvin uranni kosmos orqali bizga etib boradigan va uni kimyoviy ta'sir ko'rsatishga qodir bo'lgan shaklga aylantiradigan, aks holda aniqlab bo'lmaydigan nurlanish energiyasini ushlab turadigan tuzoqdir, deb taxmin qilishga moyil edi.

Bekkerel na bu gipotezani qabul qila oldi, na mantiqiyroq narsani o'ylab topdi, na energiyani saqlash tamoyilidan voz kechadi. Oxir oqibat, u odatda uran bilan ishlashni bir muddat to'xtatdi va parchalanishni boshladi spektral chiziqlar magnit maydonda. Bu ta'sir deyarli bir vaqtning o'zida Bekkerelning yosh golland fizigi Piter Zeeman tomonidan kashf etilgan va boshqa gollandiyalik Hendrik Anton Lorentz tomonidan tushuntirilgan.

Bu radioaktivlikni o'rganishning birinchi bosqichini yakunladi. Albert Eynshteyn radioaktivlikning kashf qilinishini olovning kashfiyoti bilan solishtirdi, chunki u ham olov, ham radioaktivlik tsivilizatsiya tarixidagi bir xil darajada muhim bosqich deb hisoblagan.

1. Radioaktiv nurlanish turlari

Tadqiqotchilar qo'lida urandan millionlab marta kuchliroq kuchli nurlanish manbalari paydo bo'lganda (bular radiy, poloniy, aktiniy preparatlari edi), radioaktiv nurlanishning xususiyatlari bilan ko'proq tanishish mumkin edi. Ernest Ruterford, turmush o'rtoqlari Mariya va Per Kyuri, A. Bekkerel va boshqalar ushbu mavzu bo'yicha birinchi tadqiqotlarda faol ishtirok etdilar. Avvalo, nurlarning kirib borish kuchi, shuningdek radiatsiyaga ta'siri o'rganildi. magnit maydon. Ma'lum bo'lishicha, nurlanish bir jinsli emas, lekin "nurlar" aralashmasidir. Per Kyuri magnit maydon radiy nurlanishiga ta'sir qilganda, ba'zi nurlar burilishini, boshqalari esa yo'qligini aniqladi. Ma'lumki, magnit maydon faqat zaryadlangan uchuvchi zarralarni turli yo'nalishlarda ham ijobiy, ham salbiy tomonga buradi. Burilish yo'nalishi bo'yicha biz egilgan b-nurlarining manfiy zaryadlanganligiga ishonch hosil qildik. Keyingi tajribalar shuni ko'rsatdiki, katod va b-nurlari o'rtasida fundamental farq yo'q, shundan kelib chiqadiki, ular elektronlar oqimini ifodalaydi.

Burilish nurlari kuchliroq kirib borish qobiliyatiga ega edi turli materiallar, burilmaydiganlar hatto yupqa alyuminiy folga tomonidan osongina so'rilsa - masalan, yangi polonium elementining nurlanishi shunday bo'lgan - uning radiatsiyasi hatto dori saqlanadigan qutining karton devorlari orqali ham kirmagan. .

Kuchli magnitlardan foydalanganda, a-nurlari ham chetga chiqishi aniqlandi, faqat b-nurlariga qaraganda ancha zaif va boshqa yo'nalishda. Bundan kelib chiqadiki, ular musbat zaryadlangan va massasi ancha katta (keyinchalik ma'lum bo'lganidek, a-zarrachalarning massasi elektron massasidan 7740 marta katta). Bu hodisa birinchi marta 1899 yilda A. Bekkerel va F. Jizel tomonidan kashf etilgan. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, a-zarralar geliy atomlarining yadrolari (nuklidi 4 He) zaryadi +2 va massasi 4 cu - nurlar, u radiy nurlanishida chetlanmaydigan uchinchi turdagi nurlarni kashf etdi. eng kuchli magnit maydonlarida bu kashfiyot tez orada Bekkerel tomonidan tasdiqlandi. Ushbu turdagi nurlanish, alfa va beta nurlariga o'xshab, gamma nurlari deb nomlangan, turli xil nurlanishlarni yunon alifbosining birinchi harflari bilan belgilash Ruterford tomonidan taklif qilingan. Gamma nurlari rentgen nurlariga o'xshash bo'lib chiqdi, ya'ni. ifodalaydilar elektromagnit nurlanish, lekin qisqaroq to'lqin uzunliklari va shunga mos ravishda yuqori energiya bilan. Bu nurlanish turlarining barchasini M.Kyuri o'zining "Radiy va radioaktivlik" monografiyasida tasvirlab bergan. Magnit maydon o'rniga nurlanishni "bo'lish" uchun elektr maydonidan foydalanish mumkin, faqat undagi zaryadlangan zarralar perpendikulyar ravishda og'ishmaydi. kuch chiziqlari, va ular bo'ylab - burilish plitalari tomon.

Uzoq vaqt davomida bu nurlar qaerdan kelgani aniq emas edi. Bir necha oʻn yillar davomida radioaktiv nurlanishning tabiati va uning xossalari koʻplab fiziklarning ishlari bilan yoritib berildi, radioaktivlikning yangi turlari kashf qilindi.

Alfa nurlari asosan eng og'ir va shuning uchun kamroq barqaror atomlarning yadrolarini chiqaradi (davriy jadvalda ular qo'rg'oshindan keyin joylashgan). Bular yuqori energiyali zarralardir. Odatda a-zarralarning bir nechta guruhlari mavjud bo'lib, ularning har biri qat'iy belgilangan energiyaga ega. Demak, 226 Ra yadrosidan chiqarilgan deyarli barcha a-zarralar 4,78 MeV (megaelektron-volt) energiyasiga va 4,60 MeV energiyasiga ega bo'lgan a-zarralarning kichik qismiga ega. Yana bir radiy izotopi, 221 Ra, energiyalari 6,76, 6,67, 6,61 va 6,59 MeV bo'lgan to'rt guruh a-zarrachalarni chiqaradi. Bu yadrolarda bir necha energiya darajalari mavjudligini ko'rsatadi, ularning farqi yadro chiqaradigan a-kvantlarning energiyasiga to'g'ri keladi. "Sof" alfa emitentlari ham ma'lum (masalan, 222 Rn).

Formulaga ko'ra E = mu 2 /2 ma'lum energiyaga ega bo'lgan a-zarrachalarning tezligini hisoblash mumkin. Masalan, 1 mol a-zarralar bilan E= 4,78 MeV energiyaga ega (SI birliklarida) E\u003d 4,78 106 eV  96500 J / (eV mol) \u003d 4,61 1011 J / mol va massa m= 0,004 kg/mol, bu erdan u a 15200 km/s, bu to'pponcha o'qi tezligidan o'n minglab marta kattaroqdir. Alfa zarralari eng kuchli ionlashtiruvchi ta'sirga ega: gaz, suyuqlik yoki qattiq moddadagi boshqa har qanday atomlar bilan to'qnashib, ulardan elektronlarni "yurib oladi" va zaryadlangan zarrachalarni hosil qiladi. Bunday holda, a-zarralar energiyani juda tez yo'qotadi: ular hatto qog'oz varag'ida ham saqlanadi. Havoda radiyning a-nurlanishi bor-yoʻgʻi 3,3 sm, toriyning a-nurlanishi 2,6 sm va boshqalardan oʻtadi. Oxir-oqibat, kinetik energiyasini yo'qotgan alfa zarrasi ikkita elektronni ushlaydi va geliy atomiga aylanadi. Geliy atomining birinchi ionlanish potentsiali (He – e → He+) 24,6 eV, ikkinchisi (He+ – e → He+2) 54,4 eV, bu boshqa atomlarga qaraganda ancha yuqori. Elektronlar a-zarralar tomonidan tutilganda, katta energiya chiqariladi (7600 kJ / mol dan ortiq), shuning uchun geliyning o'zi atomlaridan tashqari bironta ham atom o'z elektronlarini ushlab tura olmaydi, agar a-zarracha ichida bo'lsa. mahalla.

a-zarrachalarning juda yuqori kinetik energiyasi ularni yalang'och ko'z bilan (yoki oddiy kattalashtiruvchi oyna bilan) "ko'rish" imkonini beradi, buni birinchi marta 1903 yilda ingliz fizigi va kimyogari Uilyam Kruks (1832 - 1919) ko'rsatgan. zo'rg'a yopishtirilgan ko'zga ko'rinadigan radiy tuzining donasi va ignani keng shisha naychaga mahkamlang. Ushbu naychaning bir uchida, igna uchidan unchalik uzoq bo'lmagan joyda, fosfor qatlami bilan qoplangan plastinka qo'yilgan (qatlam sifatida sink sulfid), ikkinchi uchida esa lupa bor edi. Agar siz zulmatda fosforga qarasangiz, ko'rishingiz mumkin: butun ko'rish maydoni miltillovchi va darhol so'nadigan uchqunlar bilan qoplangan. Har bir uchqun bitta a-zarracha ta'sirining natijasidir. Crookes bu qurilmani spinthariskop deb atagan (yunoncha spintharis - uchqun va skopeo - qarayman, kuzataman). Buning yordamida oddiy usul a-zarralarni sanab, bir qator tadqiqotlar o'tkazildi, masalan, shu tarzda Avogadro konstantasini juda aniq aniqlash mumkin edi.

Yadroda protonlar va neytronlar birga joylashgan. yadro kuchlari, Shuning uchun ikkita proton va ikkita neytrondan iborat alfa zarracha yadroni qanday tark etishi aniq emas edi. 1928 yilda javob berilgan Amerikalik fizik(1933 yilda SSSRdan hijrat qilgan) Jorj (Georgiy Antonovich) Gamov). Kvant mexanikasi qonunlariga ko'ra, a-zarralar, har qanday kichik massali zarralar kabi, to'lqin tabiatiga ega va shuning uchun ular yadrodan tashqarida kichik (taxminan 6) bo'lish ehtimoliga ega. · 10-12 sm) undan masofa. Bu sodir bo'lishi bilanoq, zarrachaga juda yaqin joylashgan musbat zaryadlangan yadrodan Kulon itilishi ta'sir qila boshlaydi.

Alfa parchalanishiga asosan og'ir yadrolar ta'sir qiladi - ularning 200 dan ortig'i ma'lum, a-zarralar vismutdan keyin elementlarning ko'pgina izotoplari tomonidan chiqariladi. Engilroq alfa emitentlari, asosan, noyob tuproq atomlari ma'lum. Lekin nima uchun yadrodan alohida protonlar emas, balki alfa zarralari chiqariladi? Sifat jihatdan bu a-emirilishdagi energiya ortishi bilan izohlanadi (a-zarralar - geliy yadrolari barqaror). A-emirilishning miqdoriy nazariyasi faqat 1980-yillarda yaratilgan va uni ishlab chiqishda mahalliy fiziklar ham ishtirok etgan, jumladan Lev Davidovich Landau, Arkadiy Beynusovich Migdal (1911–1991), Stanislav Georgievich Kadmenskiy, yadro fizikasi kafedrasi mudiri. Voronej universiteti va uning hamkasblari.

A-zarrachaning yadrodan chiqishi boshqa kimyoviy elementning yadrosiga olib keladi, u davriy sistemada ikki hujayra bilan chapga siljiydi. Poloniyning yetti izotopining (yadro zaryadi 84) turli qo‘rg‘oshin izotoplariga (yadro zaryadi 82) aylanishi bunga misol bo‘la oladi: 218 Po → 214 Pb, 214 Po → 210 Pb, 210 Po → 206 Pb, 211 Po → 207 Pb, 215 Po →211Pb, 212Po → 208Pb, 216Po → 212Pb. Qo'rg'oshin izotoplari 206 Pb 207 Pb va 208 Pb barqaror, qolganlari radioaktivdir.

Beta-parchalanish tritiy kabi og'ir va engil yadrolarda ham kuzatiladi. Bu engil zarralar (tezkor elektronlar) yuqori penetratsion kuchga ega. Shunday qilib, havoda b-zarralar bir necha o'n santimetrga ucha oladi, suyuqlikda va qattiq moddalar- millimetrning fraksiyalaridan taxminan 1 sm gacha a-zarralardan farqli o'laroq, b-nurlarining energiya spektri diskret emas. Yadrodan chiqadigan elektronlarning energiyasi deyarli noldan ma'lum bir radionuklidga xos bo'lgan maksimal qiymatgacha o'zgarishi mumkin. Odatda, b zarralarning o'rtacha energiyasi a zarralarnikidan ancha kam; masalan, b-nurlanish energiyasi 228 Ra 0,04 MeV. Ammo istisnolar mavjud; shuning uchun qisqa muddatli 11 Be nuklidining b-nurlanishi 11,5 MeV energiyaga ega. Uzoq vaqt davomida har xil tezlikdagi zarrachalar bir xil elementning bir xil atomlaridan qanday uchib chiqishi aniq emas edi. Atomning tuzilishi ma'lum bo'lganda va atom yadrosi, yangi sir paydo bo'ldi: yadrodan chiqadigan b-zarralar qayerdan keladi - axir, yadroda elektronlar yo'q. 1932 yilda ingliz fizigi Jeyms Chadvik neytronni kashf etgandan so'ng, rus fiziklari Dmitriy Dmitrievich Ivanenko (1904-1994) va Igor Evgenievich Tamm va mustaqil ravishda nemis fizigi Verner Geyzenberg atom yadrolari va neytronlar protonlardan iborat degan fikrni ilgari surdilar. Bunda neytronning proton va elektronga aylanishining yadro ichidagi jarayoni natijasida b-zarrachalar hosil bo'lishi kerak: n → p + e. Neytronning massasi Eynshteyn formulasiga muvofiq proton va elektronning umumiy massasidan, ortiqcha massadan biroz oshadi. E = mc 2 yadrodan chiqayotgan elektronning kinetik energiyasini beradi, shuning uchun b-emirilish asosan neytronlar soni ko'p bo'lgan yadrolarda kuzatiladi. Masalan, 226 Ra nuklidi a-emitterdir va radiyning barcha og'irroq izotoplari (227 Ra, 228 Ra, 229 Ra va 230 Ra) b-emitterdir.

Nima uchun b-zarralar, a-zarralardan farqli o'laroq, nima uchun ekanligini aniqlash uchun qoldi. uzluksiz spektr energiya, ya'ni ularning ba'zilari juda kam energiyaga ega, boshqalari esa juda ko'p energiyaga ega (va ayni paytda ular yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakat qilishgan). Bundan tashqari, barcha bu elektronlarning umumiy energiyasi (u kalorimetr bilan o'lchangan) dastlabki yadro va uning parchalanish mahsuloti o'rtasidagi energiya farqidan kamroq bo'lib chiqdi. Yana fiziklar energiyaning saqlanish qonunining "buzilishi" bilan duch kelishdi: dastlabki yadro energiyasining bir qismi noma'lum yo'nalishda g'oyib bo'ldi. Buzilmas jismoniy qonun 1931 yilda shveytsariyalik fizigi Volfgang Pauli tomonidan "saqlangan" bo'lib, u b-parchalanish paytida yadrodan ikkita zarracha uchib chiqadi: elektron va gipotetik neytral zarracha - deyarli nolga teng massaga ega neytrino. ortiqcha energiyani olib tashlang. b-nurlanishning uzluksiz spektri energiyaning elektronlar va bu zarracha oʻrtasida taqsimlanishi bilan izohlanadi. Neytrino (keyinchalik ma'lum bo'lishicha, elektron antineytrino deb ataladigan narsa b-emirilish paytida hosil bo'ladi) materiya bilan juda zaif ta'sir qiladi (masalan, u yer sharini va hatto diametri katta yulduzni osongina teshadi) va shuning uchun aniqlanmagan. uzoq vaqt - eksperimental erkin neytrinolar faqat 1956 yilda ro'yxatga olingan Shunday qilib, beta-parchalanishning aniqlangan sxemasi quyidagicha: n → p + . Paulining neytrino haqidagi g'oyalariga asoslangan b-yemirilishning miqdoriy nazariyasi 1933 yilda italyan fizigi Enriko Fermi tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u neytrino (italyancha "neytron") nomini ham taklif qilgan.

b-emirilish vaqtida neytronning protonga aylanishi amalda nuklidning massasini o'zgartirmaydi, balki yadro zaryadini bir marta oshiradi. Natijada, davriy jadvalda bitta katakcha o'ngga siljigan yangi element hosil bo'ladi, masalan: →, →, → va hokazo. (bir vaqtning o'zida elektron va antineytrino yadrodan uchib chiqadi).

2. Radioaktivlikning boshqa turlari

Alfa va beta parchalanishdan tashqari, o'z-o'zidan radioaktiv o'zgarishlarning boshqa turlari ham ma'lum. 1938 yilda amerikalik fizik Luis Valter Alvares radioaktiv o'zgarishlarning uchinchi turini, elektronni tutib olishni (K-tutish) kashf etdi. Bunday holda, yadro unga eng yaqin energiya qobig'idan (K-qobig'i) elektronni ushlaydi. Elektron proton bilan o'zaro ta'sirlashganda neytron hosil bo'ladi va neytrino ortiqcha energiyani olib chiqib, yadrodan uchib chiqadi. Protonning neytronga aylanishi nuklidning massasini o'zgartirmaydi, balki yadro zaryadini bittaga kamaytiradi. Natijada, davriy jadvalning chap tomonida bir hujayra bo'lgan yangi element hosil bo'ladi, masalan, undan barqaror nuklid olinadi (Mana shu misolda Alvares radioaktivlikning ushbu turini kashf etgan).

Atomning elektron qobig'ida K-qo'lga olish bilan, yuqoridan elektron energiya darajasi, ortiqcha energiya rentgen nurlari shaklida chiqariladi yoki atomdan bir yoki bir nechta zaif bog'langan elektronlarning parvoziga sarflanadi - frantsuz fizigi Per Auger (1899-1993) nomi bilan atalgan Auger elektronlari. ), bu ta'sirni 1923 yilda kashf etgan (ichki elektronlarni nokaut qilish uchun u ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalangan).

1940 yilda Georgiy Nikolaevich Flerov (1913-1990) va Konstantin Antonovich Petrjak (1907-1998) uran misolida o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) bo'linishni kashf etdilar, bunda beqaror yadro ikki engil yadroga parchalanadi, ularning massalari bir xil emas. juda ko'p, masalan: → + + 2n. Bunday parchalanish faqat uran va undan og'irroq elementlarda - jami 50 dan ortiq nuklidlarda kuzatiladi. Uran holatida o'z-o'zidan bo'linish juda sekin sodir bo'ladi: 238U atomining o'rtacha umri 6,5 milliard yil. 1938 yilda nemis fizigi va kimyogari Otto Xan, avstriyalik radiokimyogari va fizigi Liza Meytner (Mt - meitneriy elementi uning nomi bilan atalgan) va nemis fizik-kimyogari Frits Strassmann (1902–1980) yadrolar neuti bilan bombardimon qilinganda, u yadrolar bo'lishini aniqladilar. bo'laklarga bo'lingan, bundan tashqari, neytronlarning uchib chiqishi qo'shni uran yadrolarining bo'linishiga olib kelishi mumkin, bu esa zanjir reaktsiyasi). Bu jarayon ulkan (.ga nisbatan) chiqarilishi bilan birga keladi kimyoviy reaksiyalar) energetika, bu yadro qurolini yaratish va atom elektr stantsiyalarini qurishga olib keldi.

1934 yilda Mari Kyurining qizi Iren Joliot-Kyuri va uning turmush o'rtog'i Frederik Joliot-Kyuri pozitron parchalanishini kashf etdilar. Bu jarayonda yadro protonlaridan biri neytron va antielektron (pozitron) - massasi bir xil, lekin musbat zaryadlangan zarrachaga aylanadi; bir vaqtning o'zida yadrodan neytrino uchib chiqadi: p → n + e+ + 238. Yadroning massasi o'zgarmaydi, lekin siljish sodir bo'ladi, b– yemirilishdan farqli o'laroq, chapga, b+ yemirilish xarakterlidir. protonlari ko'p bo'lgan yadrolar (neytron etishmovchiligi deb ataladigan yadrolar). Shunday qilib, og'ir kislorod izotoplari 19 O, 20 O va 21 O b– faol, uning engil izotoplari 14 O va 15 O b+ faol, masalan: 14 O → 14 N + e + + 238. Antizarralar sifatida pozitronlar. elektronlar bilan uchrashganda, ikkita g-kvanta hosil bo'lishi bilan darhol yo'q qilinadi (yo'q qilinadi). Pozitronning parchalanishi ko'pincha K-tutish bilan raqobatlashadi.

1982 yilda proton radioaktivligi kashf qilindi: yadrodan protonning chiqishi (bu faqat ortiqcha energiyaga ega bo'lgan sun'iy ravishda olingan ba'zi yadrolar uchun mumkin). 1960 yilda fizik kimyogar Vitaliy Iosifovich Gol'danskiy (1923–2001) ikki protonli radioaktivlikni nazariy jihatdan bashorat qildi: yadro tomonidan juft spinli ikkita protonning chiqishi. Birinchi marta 1970 yilda kuzatilgan. Ikki neytronli radioaktivlik ham juda kam kuzatiladi (1979 yilda topilgan).

1984 yilda klaster radioaktivligi aniqlandi (inglizcha klasterdan - to'da, to'da). Bunda o'z-o'zidan bo'linishdan farqli o'laroq, yadro massalari juda xilma-xil bo'laklarga parchalanadi, masalan, massasi 14 dan 34 gacha bo'lgan yadrolar og'ir yadrodan uchib chiqadi.Klaster parchalanishi ham juda kam kuzatiladi va bu uni qiyinlashtirdi. uzoq vaqt davomida aniqlash uchun.

Ba'zi yadrolar turli yo'nalishlarda parchalanishga qodir. Masalan, 221 Rn a-zarrachalar chiqishi bilan 80% va b-zarrachalar, noyob yer elementlarining koʻplab izotoplari (137 Pr, 141 Nd, 141 Pm, 142 Sm va boshqalar) emissiyasi bilan 20% ga parchalanadi. elektron tutilishi yoki pozitron emissiyasi bilan parchalanadi. Har xil turdagi radioaktiv chiqindilar ko'pincha (lekin har doim ham emas) g-nurlanish bilan birga keladi. Buning sababi shundaki, hosil bo'lgan yadro ortiqcha energiyaga ega bo'lishi mumkin va u gamma nurlarini chiqarish orqali chiqariladi. g-nurlanish energiyasi keng diapazonda yotadi, shuning uchun 226 Ra yemirilish vaqtida u 0,186 MeV ga teng, 11 Be yemirilishida esa 8 MeV ga etadi.

Ma'lum bo'lgan 2500 ta atom yadrolarining deyarli 90% barqaror emas. Beqaror yadro zarrachalar chiqishi bilan o'z-o'zidan boshqa yadrolarga aylanadi. Yadrolarning bu xossasi radioaktivlik deyiladi. Katta yadrolar uchun beqarorlik yadro kuchlari tomonidan nuklonlarni jalb qilish va protonlarning kulon itilishi o'rtasidagi raqobat tufayli yuzaga keladi. Zaryad raqami Z > 83 va massa soni A > 209 bo'lgan barqaror yadrolar mavjud emas. Ammo Z va A raqamlari sezilarli darajada past bo'lgan atom yadrolari ham radioaktiv bo'lishi mumkin.Agar yadroda protonlar neytronlardan sezilarli darajada ko'p bo'lsa, unda beqarorlik yuzaga keladi. Kulon o'zaro ta'sir energiyasining ortiqcha bilan. Protonlar sonidan ko'p miqdorda neytronlarni o'z ichiga oladigan yadrolar neytronning massasi proton massasidan oshib ketganligi sababli beqarordir. Yadro massasining ortishi uning energiyasining oshishiga olib keladi.

Radioaktivlik hodisasi 1896-yilda fransuz fizigi A.Bekkerel tomonidan kashf etilgan boʻlib, uran tuzlari yorugʻlik uchun shaffof boʻlmagan toʻsiqlar orqali oʻtib, fotografik emulsiyaning qorayishiga olib keladigan nomaʼlum nurlanishlar chiqarishini aniqladi. Ikki yil o‘tgach, frantsuz fiziklari M. va P. Kyuri toriyning radioaktivligini kashf etdilar va ikkita yangi radioaktiv element - poloniy va radiyni kashf etdilar.

Keyingi yillarda radioaktiv nurlanish tabiatini oʻrganish bilan koʻplab fiziklar, jumladan E.Rezerford va uning shogirdlari shugʻullandilar. Radioaktiv yadrolar uch xil: musbat va manfiy zaryadlangan va neytral zarrachalarni chiqarishi mumkinligi aniqlandi. Bu uch xil nurlanish a-, b- va g-nurlanishlar deb ataldi. Ushbu uch turdagi radioaktiv nurlanish moddalar atomlarini ionlash qobiliyati va shunga mos ravishda kirib borish qobiliyati bilan bir-biridan juda farq qiladi. a-nurlanish eng kam kirish kuchiga ega. Havoda, normal sharoitda, a-nurlari bir necha santimetr masofani bosib o'tadi. b-nurlari materiya tomonidan ancha kam so'riladi. Ular bir necha millimetr qalinlikdagi alyuminiy qatlamidan o'tishga qodir. g-nurlari 5-10 sm qalinlikdagi qo'rg'oshin qatlamidan o'ta oladigan eng yuqori penetratsion kuchga ega.

20-asrning ikkinchi oʻn yilligida E.Rezerford atomlarning yadro tuzilishini kashf etgandan soʻng, radioaktivlik atom yadrolariga xos xususiyat ekanligi qatʼiy oʻrin oldi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, a-nurlar a-zarrachalar oqimini - geliy yadrolarini, b-nurlari elektronlar oqimini, g-nurlari juda qisqa to'lqin uzunligi l bo'lgan qisqa to'lqinli elektromagnit nurlanishni ifodalaydi.< 10–10 м и вследствие этого – ярко выраженными korpuskulyar xususiyatlar, ya'ni. zarralar oqimi - g-kvantlardir.

3. Alfa yemirilishi

Alfa parchalanishi - protonlar soni Z va neytronlar N bo'lgan atom yadrosining o'z-o'zidan protonlar soni Z - 2 va neytronlar N - 2 bo'lgan boshqa (qizi) yadroga aylanishi. Bunday holda, a-zarracha chiqariladi - geliy atomining yadrosi. Bunday jarayonga radiyning a-emirilishini misol qilib keltirish mumkin: radiy atomlarining yadrolari chiqaradigan alfa zarralarini Rezerford og‘ir elementlarning yadrolari tomonidan sochilishi bo‘yicha tajribalarda qo‘llagan. Radiy yadrolarining a-yemirilishi vaqtida chiqadigan a-zarrachalarning magnit maydondagi traektoriyaning egriligidan o'lchanadigan tezligi taxminan 1,5 107 m/s ga, mos keladigan kinetik energiya esa taxminan 7,5 10-13 J ga teng. (taxminan 4,8 MeV). Bu qiymatni ota-ona va qiz yadrolari va geliy yadrolari massalarining ma'lum qiymatlaridan osongina aniqlash mumkin. Chiqarilgan a-zarrachaning tezligi juda katta bo'lsa-da, u hali ham yorug'lik tezligining atigi 5% ni tashkil qiladi, shuning uchun kinetik energiya uchun relativistik bo'lmagan ifodani hisoblashda foydalanish mumkin. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, radioaktiv modda bir nechta diskret energiya qiymatlariga ega bo'lgan a-zarrachalarni chiqarishi mumkin. Bu yadrolar atomlar kabi turli xil qo'zg'aluvchan holatda bo'lishi mumkinligi bilan izohlanadi. Qiz yadrosi a-emirilish vaqtida ushbu qo'zg'aluvchan holatlardan birida bo'lishi mumkin.

Ushbu yadroning asosiy holatga keyingi o'tishida g-kvant chiqariladi. Ikki qiymatli a-zarrachalar emissiyasi bilan radiyning a-emirilish sxemasi kinetik energiyalar 2-rasmda ko'rsatilgan. Shunday qilib, yadrolarning a-yemirilishi ko'p hollarda g-nurlanish bilan birga kechadi.

a-emirilish nazariyasida yadrolar ichida ikkita proton va ikkita neytrondan iborat guruhlar hosil bo'lishi mumkin, deb taxmin qilinadi, ya'ni. a-zarracha. Asosiy yadro a-zarralar uchun potentsial quduq bo'lib, u potentsial to'siq bilan chegaralanadi. Yadrodagi a-zarrachaning energiyasi bu toʻsiqni yengib oʻtish uchun yetarli emas (3-rasm). A-zarrachaning yadrodan qochishi faqat tunnel effekti deb ataladigan kvant-mexanik hodisa tufayli mumkin. Ga ko'ra kvant mexanikasi, zarrachaning potentsial to'siq ostidan o'tishining nolga teng bo'lmagan ehtimoli mavjud. Tunnellanish hodisasi ehtimollik xususiyatiga ega.

4. Beta parchalanishi

Beta-emirilishda yadrodan elektron chiqariladi. Elektronlar yadrolar ichida bo'la olmaydi, ular neytronning protonga aylanishi natijasida b-emirilish paytida paydo bo'ladi. Bu jarayon nafaqat yadro ichida, balki erkin neytronlarda ham sodir bo'lishi mumkin. Erkin neytronning o'rtacha umri taxminan 15 minut. Neytron proton va elektronga aylanganda

O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, bu jarayonda energiyaning saqlanish qonuni aniq buzilgan, chunki neytronning parchalanishidan kelib chiqadigan proton va elektronning umumiy energiyasi neytron energiyasidan kamroq. 1931-yilda V.Pauli neytronning yemirilishi paytida massasi va zaryadi nolga teng boʻlgan boshqa zarracha ajralib chiqadi, bu esa energiyaning bir qismini olib ketadi, deb taklif qildi. Yangi zarracha neytrino (kichik neytron) deb nomlandi. Neytrinoda zaryad va massa yo'qligi sababli, bu zarracha moddaning atomlari bilan juda zaif ta'sir qiladi, shuning uchun uni tajribada aniqlash juda qiyin. Neytrinolarning ionlash qobiliyati shunchalik kichikki, havodagi bir ionlanish harakati taxminan 500 km yo'lga to'g'ri keladi. Bu zarracha faqat 1953 yilda kashf etilgan.Hozirgi vaqtda neytrinolarning bir nechta navlari borligi ma'lum. Neytronning parchalanishi jarayonida zarracha hosil bo'ladi, bu elektron antineytrino deb ataladi. U belgi bilan belgilanadi. Shuning uchun neytronlarning parchalanish reaksiyasi quyidagicha yoziladi

Xuddi shunday jarayon yadrolar ichida b-emirilish vaqtida sodir bo'ladi. Yadro neytronlaridan birining parchalanishi natijasida hosil bo'lgan elektron "ota-ona uyi" dan (yadro) darhol yorug'lik tezligidan faqat foizning bir qismi bilan farq qilishi mumkin bo'lgan ulkan tezlikda chiqariladi. Elektron, neytrino va yadro yadrosi o'rtasida b-emirilish paytida ajralib chiqadigan energiyaning taqsimlanishi tasodifiy bo'lganligi sababli, b-elektronlar keng diapazonda turli tezliklarga ega bo'lishi mumkin.

b-emirilishda zaryad raqami Z birga ortadi, A massa soni esa o'zgarishsiz qoladi. Qizi yadro elementning izotoplaridan birining yadrosi bo'lib chiqadi, uning davriy jadvalidagi seriya raqami asl yadroning seriya raqamidan bitta kattaroqdir. b-emirilishning odatiy misoli - uranning a-emirilishidan kelib chiqadigan toriy izotonining palladiyga aylanishi.

5. Gamma-emirilish

A- va b-radioaktivlikdan farqli o'laroq, yadrolarning g-radioaktivligi yadroning ichki tuzilishining o'zgarishi bilan bog'liq emas va zaryad yoki massa sonining o'zgarishi bilan birga kelmaydi. Ham a-, ham b-emirilishda qiz yadro qandaydir hayajonlangan holatda bo'lishi va ortiqcha energiyaga ega bo'lishi mumkin. Yadroning qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga o'tishi bir yoki bir nechta g-kvantlarning emissiyasi bilan birga keladi, ularning energiyasi bir necha MeV ga etishi mumkin.

6. Radioaktiv parchalanish qonuni

Radioaktiv materialning har qanday namunasi juda ko'p radioaktiv atomlarni o'z ichiga oladi. Radioaktiv yemirilish tasodifiy bo‘lib, tashqi sharoitga bog‘liq bo‘lmagani uchun yemirilmagan k ning N(t) sonining kamayish qonuni. hozirgi moment yadrolarning t vaqti radioaktiv parchalanish jarayonining muhim statistik xarakteristikasi bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Qisqa vaqt ichida Dt parchalanmagan yadrolar soni N(t) DN ga o'zgarmasin.< 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, что число распадов будет пропорционально количеству ядер N(t) и промежутку времени Δt:

Proportsionallik koeffitsienti l - Dt = 1 s vaqt ichida yadroning parchalanish ehtimoli. Bu formula N(t) funksiyaning o‘zgarish tezligi funksiyaning o‘ziga to‘g‘ri proportsional ekanligini bildiradi.

bu yerda N0 t = 0 da radioaktiv yadrolarning dastlabki soni. t = 1 / l vaqt ichida parchalanmagan yadrolar soni e ≈ 2,7 marta kamayadi. t qiymati radioaktiv yadroning o'rtacha ishlash muddati deb ataladi.

Amaliy foydalanish uchun radioaktiv parchalanish qonunini e emas, balki 2 raqamini asos qilib, boshqa shaklda yozish qulay:

T ning qiymati yarim yemirilish davri deb ataladi. T vaqt davomida radioaktiv yadrolarning dastlabki sonining yarmi parchalanadi. T va t qiymatlari munosabat bilan bog'liq

Yarim yemirilish davri radioaktiv parchalanish tezligini tavsiflovchi asosiy miqdordir. Yarim yemirilish davri qanchalik qisqa bo'lsa, parchalanish shunchalik kuchli bo'ladi. Shunday qilib, uran uchun T ≈ 4,5 milliard yil, radiy uchun T ≈ 1600 yil. Shuning uchun radiyning faolligi urannikiga qaraganda ancha yuqori. Yarim yemirilish davri sekundning bir qismini tashkil etadigan radioaktiv elementlar mavjud.

a- va b-radioaktiv parchalanish davrida qiz yadro ham beqaror bo'lishi mumkin. Shu sababli, barqaror yadrolarning hosil bo'lishi bilan yakunlanadigan ketma-ket radioaktiv parchalanishlar seriyasi mumkin. Tabiatda bir nechta bunday seriyalar mavjud. Eng uzuni ketma-ket 14 ta yemirilishdan (8 - alfa yemirilishi va 6 beta yemirilishidan) iborat seriyadir. Ushbu seriya barqaror qo'rg'oshin izotopi bilan tugaydi (5-rasm).

Tabiatda qatorga o'xshash yana bir nechta radioaktiv seriyalar mavjud. Tabiiy sharoitda topilmaydigan neptun bilan boshlanib, vismut bilan tugaydigan qator ham bor. Ushbu radioaktiv parchalanishlar seriyasi yadro reaktorlarida sodir bo'ladi.

siljish qoidasi. O'zgartirish qoidasi uning qanday o'zgarishlarga duchor bo'lishini aniq belgilaydi. kimyoviy element radioaktiv nurlanishni chiqaradi.

7. Radioaktiv qatorlar

Ko'chirish qoidasi tabiatning o'zgarishlarini kuzatish imkonini berdi radioaktiv elementlar va ulardan ajdodlari uran-238, uran-235 va toriy-232 bo'lgan uchta shajarani qurish. Har bir oila juda uzoq umr ko'radigan radioaktiv elementdan boshlanadi. Masalan, uran oilasini massa soni 238 va yarimparchalanish davri 4,5 109 yil bo'lgan uran boshqaradi (1-jadvalda asl nomiga ko'ra uran I deb belgilangan).

uran oilasi. Yuqorida ko'rib chiqilgan radioaktiv o'zgarishlarning ko'pgina xususiyatlari uran oilasining elementlarida kuzatilishi mumkin. Masalan, oilaning uchinchi a'zosi yadro izomeriyasiga ega. Beta zarralarini chiqaradigan uran X2 uran II ga aylanadi (T = 1,14 min). Bu protaktiniy-234 ning hayajonlangan holatining beta-parchalanishiga to'g'ri keladi. Biroq, 0,12% hollarda qo'zg'atilgan protaktiniy-234 (uran X2) gamma kvantini chiqaradi va asosiy holatga (uran Z) o'tadi. Uran Z ning beta-parchalanishi, uran II hosil bo'lishiga ham olib keladi, 6,7 soat ichida sodir bo'ladi.

Radiy C qiziq, chunki u ikki yo'l bilan parchalanishi mumkin: alfa yoki beta zarrachasini chiqarish orqali. Bu jarayonlar bir-biri bilan raqobatlashadi, lekin 99,96% hollarda beta-parchalanish radiy C hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. 0,04% hollarda radiy C alfa zarrachasini chiqaradi va radiy C (RaC) ga aylanadi. O'z navbatida, RaC va RaC mos ravishda alfa va beta zarrachalarini chiqarish orqali radiy D ga aylanadi.

Izotoplar. Uran oilasi a'zolari orasida atomlari bir xil atom raqamiga ega bo'lganlar ham bor ( bir xil to'lov yadrolari) va turli xil massa raqamlari. Ular kimyoviy xossalari bo'yicha bir xil, ammo radioaktivlik tabiati bilan farqlanadi. Masalan, qo'rg'oshin bilan bir xil atom raqami 82 ga teng bo'lgan radiy B, radiy D va radiy G qo'rg'oshinning kimyoviy harakati bilan o'xshash. Bu aniq Kimyoviy xossalari massa soniga bog'liq emas; ular tuzilishi bilan belgilanadi elektron qobiqlar atom (va shuning uchun Z). Boshqa tomondan, massa soni atomning radioaktiv xususiyatlarining yadroviy barqarorligi uchun juda muhimdir. Atom raqami bir xil va massa raqamlari har xil bo'lgan atomlar izotoplar deyiladi. Radioaktiv elementlarning izotoplarini 1913-yilda F.Soddi topdi, biroq tez orada F.Aston koʻpgina turgʻun elementlarning ham izotoplari borligini mass-spektroskopiya yordamida isbotladi.

8. Radioaktiv nurlanishning odamga ta'siri

Barcha turdagi radioaktiv nurlanish (alfa, beta, gamma, neytronlar), shuningdek elektromagnit nurlanish (rentgen nurlanishi) tirik organizmlarga juda kuchli biologik ta'sir ko'rsatadi, bu atomlar va molekulalarning qo'zg'alish va ionlashuv jarayonlaridan iborat. tirik hujayralarni hosil qiladi. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida murakkab molekulalar va hujayra tuzilmalari vayron bo'ladi, bu esa tanaga radiatsiyaviy shikastlanishga olib keladi. Shuning uchun har qanday nurlanish manbai bilan ishlashda radiatsiya zonasiga tushishi mumkin bo'lgan odamlarni radiatsiyaviy himoya qilish uchun barcha choralarni ko'rish kerak.

Biroq, odam uy sharoitida ionlashtiruvchi nurlanishga duchor bo'lishi mumkin. Inert, rangsiz, radioaktiv gaz radon inson salomatligi uchun jiddiy xavf tug'dirishi mumkin.5-rasmda ko'rsatilgan diagrammadan ko'rinib turibdiki, radon radiyning a-emirilish mahsuloti bo'lib, yarim yemirilish davri T = 3,82 ga teng. kunlar. Radiy tuproqda, toshlarda va turli qurilish inshootlarida oz miqdorda uchraydi. Nisbatan qisqa umrga qaramay, radon kontsentratsiyasi radiy yadrolarining yangi parchalanishi tufayli doimiy ravishda to'ldiriladi, shuning uchun radon yopiq joylarda to'planishi mumkin. O'pkaga kirib, radon a-zarrachalarni chiqaradi va kimyoviy jihatdan inert modda bo'lmagan poloniyga aylanadi. Undan keyin uran qatorining radioaktiv transformatsiyalari zanjiri (5-rasm). Radiatsiya xavfsizligi va nazorati bo'yicha Amerika komissiyasining ma'lumotlariga ko'ra, o'rtacha odam ionlashtiruvchi nurlanishning 55 foizini radondan va atigi 11 foizini tibbiy yordamdan oladi. Kosmik nurlarning hissasi taxminan 8% ni tashkil qiladi. Inson umri davomida oladigan nurlanishning umumiy dozasi ionlashtiruvchi nurlanishning qo'shimcha ta'siriga duchor bo'lgan ma'lum kasb egalari uchun belgilangan maksimal ruxsat etilgan dozadan (MAD) bir necha baravar kam.

9. Radioaktiv izotoplardan foydalanish

"Teglangan atomlar" yordamida olib borilgan eng ajoyib tadqiqotlardan biri bu organizmlardagi metabolizmni o'rganish edi. Nisbatan qisqa vaqt ichida tananing deyarli to'liq yangilanishi isbotlangan. Uning tarkibidagi atomlar yangilari bilan almashtiriladi. Faqat temir, qonni izotopik o'rganish bo'yicha tajribalar ko'rsatdi, bu qoidadan istisno. Temir qizil qon tanachalaridagi gemoglobinning bir qismidir. Radioaktiv temir atomlari oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilganda, fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan erkin kislorod dastlab karbonat angidrid emas, balki suvning bir qismi ekanligi aniqlandi. Radioaktiv izotoplar tibbiyotda diagnostika va davolash maqsadlarida qo'llaniladi. Qonga oz miqdorda kiritilgan radioaktiv natriy qon aylanishini o'rganish uchun ishlatiladi, yod qalqonsimon bezda, ayniqsa Graves kasalligida intensiv ravishda to'planadi. Hisoblagich bilan radioaktiv yodning cho'kmasini kuzatib, tezda tashxis qo'yish mumkin. Radioaktiv yodning katta dozalari anormal rivojlanayotgan to'qimalarning qisman nobud bo'lishiga olib keladi va shuning uchun radioaktiv yod Graves kasalligini davolash uchun ishlatiladi. Kuchli kobalt gamma nurlanishi saraton kasalligini davolashda qo'llaniladi (kobalt quroli).

Radioaktiv izotoplarning sanoatda qo'llanilishi ham kam emas. Bunga misol qilib, dvigatellarda piston halqasining aşınmasını kuzatishning quyidagi usuli hisoblanadi ichki yonish. Piston halqasini neytronlar bilan nurlantirish orqali ular unda sabab bo'ladi yadro reaksiyalari va uni radioaktiv holga keltiring. Dvigatel ishlayotganida, halqa materialining zarralari soqol yog'iga kiradi. Dvigatel ishlagandan so'ng, moyning radioaktivlik darajasini tekshirish orqali halqaning eskirishi aniqlanadi. Radioaktiv izotoplar metallarning tarqalishini, portlash pechlaridagi jarayonlarni va boshqalarni baholashga imkon beradi.

Radioaktiv preparatlarning kuchli gamma nurlanishi metall quymalarining ichki tuzilishini o'rganish uchun ulardagi nuqsonlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Radioaktiv izotoplardan tobora ko'proq foydalanilmoqda qishloq xo'jaligi. Oʻsimlik urugʻlarini (paxta, karam, turp va boshqalar) radioaktiv preparatlardan gamma nurlarining kichik dozalari bilan nurlantirish hosilning sezilarli oshishiga olib keladi. Nurlanishning katta dozalari o'simliklar va mikroorganizmlarda mutatsiyaga sabab bo'ladi, bu esa ba'zi hollarda yangi qimmatli xususiyatlarga ega bo'lgan mutantlarning paydo bo'lishiga olib keladi (radioselektsiya). Shunday qilib, bug'doy, loviya va boshqa ekinlarning qimmatli navlari ko'paytirilib, yuqori mahsuldor mikroorganizmlardan foydalanildi. antibiotiklar ishlab chiqarishda olindi.Radioaktiv izotoplardan gamma-nurlanish zararli hasharotlarga qarshi kurashish va ularni saqlash uchun ham ishlatiladi. oziq-ovqat mahsulotlari. “Teglangan atomlar” qishloq xo‘jaligi texnologiyasida keng qo‘llaniladi. Masalan, fosforli o'g'itlardan qaysi biri o'simlik tomonidan yaxshiroq so'rilishini bilish uchun turli o'g'itlar radioaktiv fosforli 15 32P bilan etiketlanadi. O'simliklarni radioaktivlikni tekshirish orqali turli xil o'g'itlardan ular tomonidan so'rilgan fosfor miqdorini aniqlash mumkin.

Radioaktivlikning qiziqarli qo'llanilishi radioaktiv izotoplarning kontsentratsiyasi bo'yicha arxeologik va geologik topilmalarni aniqlash usulidir. Eng ko'p qo'llaniladigan usul - bu radiokarbonni aniqlash. Kosmik nurlar ta'sirida yuzaga keladigan yadroviy reaktsiyalar tufayli atmosferada uglerodning beqaror izotopi paydo bo'ladi. Bu izotopning kichik foizi odatdagi barqaror izotop bilan birga havoda topiladi.O'simliklar va boshqa organizmlar havodagi uglerodni iste'mol qiladilar va ular ikkala izotopni ham havodagidek nisbatda to'playdi. O'simliklar o'lganidan keyin ular uglerodni iste'mol qilishni to'xtatadilar va beqaror izotop 5730 yil yarimparchalanish davri bilan b-parchalanish natijasida asta-sekin azotga aylanadi. Qadimgi organizmlar qoldiqlarida radioaktiv uglerodning nisbiy kontsentratsiyasini aniq o'lchash orqali ularning o'lim vaqtini aniqlash mumkin.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

1. Radioaktivlik haqidagi ta’limot. Tarix va zamonaviylik. M. Nauka, 1973 2. Fan va texnikada yadro nurlanishi. M. Nauka, 1984 Furman VI 3. Alfa yemirilishi va tegishli yadro reaksiyalari. M. Fan, 1985 yil

4. Landsberg G.S. Fizikadan boshlang'ich darslik. III jild. - M.: Nauka, 19865. Seleznev Yu. A. Elementar fizika asoslari. –M.: Nauka, 1964.6. CD-ROM Katta ensiklopediya Kiril va Metyus, 1997 yil.

7. M. Kyuri, Radioaktivlik, trans. frantsuz tilidan, 2-nashr, M. - L., 1960

8. A. N. Murin, Radioaktivlikka kirish, L., 1955 y

9. A. S. Davydov, atom yadrosi nazariyasi, Moskva, 1958 y.

10. Gaisinskiy M.N., Yadro kimyosi va uning ilovalari, tarjima. frantsuzdan, Moskva, 1961 yil

11. Eksperimental yadro fizikasi, ed. E. Segre, trans. ingliz tilidan, 3-jild, M., 1961; INTERNET tarmoq vositalari

Bartsaeva Vika, "20-sonli gimnaziya" munitsipal ta'lim muassasasining 9-sinf o'quvchisi, Saransk sh.

Maqolada "Tibbiyotda izotoplardan amaliy foydalanish" mavzusidagi ko'rgazmali material taqdim etilgan.

Yuklab oling:

Ko‘rib chiqish:

Taqdimotlarni oldindan ko‘rishdan foydalanish uchun Google hisobini (hisobini) yarating va tizimga kiring: https://accounts.google.com

Slayd sarlavhalari:

Mavzu bo'yicha taqdimot: "Tibbiyotda radioaktiv izotoplardan foydalanish"

Radioaktiv izotoplardan foydalanish xilma-xil va xilma-xildir. Uni qo'llashning barcha imkoniyatlarini tasavvur qilish qiyin. Insoniyat atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish borasida ilk qadamlarni tashlamoqda, ammo atom energiyasi texnologik taraqqiyotning qudratli vositasi ekanligi bugun allaqachon ayon bo‘ldi. Mening ishimning maqsadi - atom energiyasining tibbiyotda haqiqiy qo'llanilishini o'rganish

Radioaktiv izotoplar usuli radioaktiv elementlarning xossalarini amalda qo'llash imkonini beradi. Bu usul kimyoviy va ko'plab fizik xususiyatlarida radioaktiv izotopni bir xil elementning barqaror izotoplaridan ajratib bo'lmasligidan foydalanadi. Radioaktiv izotoplar usuli tibbiyotda juda keng qo'llanilishini topdi. Rossiyalik olimlar organizmga radioaktiv izotoplarni kiritish orqali kasalliklarni erta tashxislash usullarini ishlab chiqishga katta hissa qo'shdilar. Xullas, taniqli biokimyogar G.E.Vladimirov (1901-1960) nerv va mushak to'qimalarida metabolik jarayonlarni o'rganish uchun birinchilardan bo'lib radioaktiv izotoplardan (yorliqli birikmalar) foydalangan. Birinchi amaliy tajriba bu usul biologlar V. M. Klechkovskiy va V. I. Spitsin tomonidan amalga oshirilgan. Radioizotop diagnostikasi usullari radioaktiv izotoplarning qonga, nafas olish yo'llari va ovqat hazm qilish tizimiga - radioaktiv nurlanish xususiyatiga ega bo'lgan moddalarga kiritilishiga asoslanadi (ko'pincha bu gamma nurlari). Bu izotoplar, asosan, u yoki bu organda to'planadigan moddalar bilan aralashtiriladi. Shunday qilib, radioaktiv izotoplar tanadagi ba'zi dorilarning mavjudligini aniqlash mumkin bo'lgan yorliqlarning bir turidir.

Co60 (kobalt) tananing yuzasida va tananing ichida joylashgan xavfli o'smalarni davolash uchun ishlatiladi. Yuzaki o'smalarni (masalan, teri saratoni) davolash uchun kobalt o'simtaga qo'llaniladigan naychalar shaklida yoki unga AOK qilingan ignalar shaklida qo'llaniladi. Radiokobaltni o'z ichiga olgan naychalar va ignalar o'simta vayron bo'lgunga qadar bu holatda saqlanadi. Bunday holda, o'simtani o'rab turgan sog'lom to'qimalar katta zarar ko'rmasligi kerak. Agar o'simta tananing chuqur qismida joylashgan bo'lsa (oshqozon yoki o'pka saratoni), radioaktiv kobaltni o'z ichiga olgan maxsus g-qurilmalar qo'llaniladi. Bunday o'rnatish o'simta joylashgan joyga yo'naltirilgan g-nurlarining tor, juda kuchli nurlarini hosil qiladi. Nurlanish hech qanday og'riq keltirmaydi, bemorlar buni sezmaydilar.

Ftorografik qurilmalar uchun raqamli rentgenografik kamera KRTs 01-"PONY"

Mamografi - bu aniq tashxis qo'yish uchun zarur bo'lgan yuqori sifatli ko'krak tasvirini ta'minlovchi past dozali, yuqori aniqlikdagi zamonaviy mammografiya tizimi.

FTs-01 “Elektron” raqamli florografik apparati sil, onkologik va boshqa o‘pka kasalliklarini kam nurlanish ta’sirida o‘z vaqtida aniqlash maqsadida aholini ommaviy profilaktik rentgenologik tekshirish uchun mo‘ljallangan.

kompyuter tomografiyasi Kompyuter tomografiyasi organlar va to'qimalarni qatlam-qatlam rentgenologik tekshirish usulidir. U turli burchaklarda olingan ko'ndalang qatlamning bir nechta rentgen tasvirlarini kompyuterda qayta ishlashga asoslangan.

Brakiterapiya radikal emas, balki amalda ambulatoriya operatsiyasi bo'lib, uning davomida biz izotopni o'z ichiga olgan titan donalarini zararlangan organga kiritamiz. Ushbu radioaktiv nuklid o'simtani o'ldiradi. Hozirgacha Rossiyada faqat to'rtta klinikada bunday operatsiya amalga oshirilmoqda, ulardan ikkitasi Moskvada, bittasi Obninskda va bittasi bu erda, Yekaterinburgda, ammo mamlakatda braxiterapiya qo'llaniladigan 300-400 markaz kerak.

Inson qalbida atom portlashlari izlari topildi Atom portlashlarining eng chuqur izlari 50-yillarda tug'ilgan odamlarning qalbida saqlanib qolgan.

Atmosferadagi yadro sinovlari qonni haydab chiqaradigan tirik “nasos” uning shikastlangan to‘qimalarini o‘z-o‘zidan tiklab turishini isbotlashga yordam berdi.Bir necha yil avval asab hujayralari tiklanmaydi, degan fikr umumiy qabul qilingan edi. Xuddi shunday, odamda tug'ilgandan beri ularning ko'pi bor. Va bu yosh bilan yaxshilanmaydi. Faqat kamroq - oxir-oqibat, asab hujayralari qaytarib bo'lmaydigan darajada o'ladi. Bu unday emasligi ma'lum bo'ldi. Va hayot jarayonida yangi neyronlar paydo bo'lishi mumkin. Va ular yurakni qayta tiklashga qodir emas deb o'ylashdi. Ammo bu doimiy tibbiy aldanish Ratan Bhardvazh tomonidan rad etildi - Biz katta yoshli odamning qalbida yangi hujayralar o'sishini ko'rsatdik, - deydi olim. Bu kashfiyotga atmosferada o‘tgan asrning 50-yillarida o‘tkazilgan yadroviy sinovlar yordam berdi. Keyin ular radioaktiv izotop - uglerod-14 bilan atrof-muhitni juda buzdilar. Ammo 1963 yilda portlash taqiqlanganidan keyin uning darajasi pasayib ketdi atom bombalari atmosferada.

Radioaktiv izotoplar odamlarga yangi yurak hujayralarini olish vaqtini belgilashga yordam berdi yadroviy portlashlar, ortib borayotgan konsentratsiyada izotopni "so'rib oldi". Olimlar undan tirik to'qimalarning radiokarbonli tanishuvi uchun foydalanganlar. Uglerod-14 hujayralarning yoshini aniqlash imkonini berdi. Va ular - yurak hujayralari paydo bo'lganligi ma'lum bo'ldi boshqa vaqt. Ya'ni, eskilar bilan birga yangilari ham tug'ildi. Bhardwaj va uning hamkasblari hisob-kitoblariga ko'ra, 25 yoshli odamning yuragi har yili organ massasining 1 foizigacha yangi tug'ilgan hujayralarni ishlab chiqarishi mumkin. 75 yoshga kelib, "zavod" unumdorligi 0,45 foizga tushadi.

Radioizotop tadqiqotlarining xavf-xatarlari va asoratlari. Tadqiqot davomida bemor radiatsiyaning ma'lum dozasini oladi. Ushbu doz rentgen nurlari paytida tanaga ta'sir qiladigan radioaktiv nurlanish darajasidan oshmaydi. ko'krak qafasi, kompyuter tomografiyasi. Shuni ham bilish kerakki, tadqiqotda qo'llaniladigan radioaktiv izotoplar tanadan tezda chiqariladi va shuning uchun zararli ta'sir ko'rsatmaydi. Bir qator mamlakatlarda proton-ion va bor-neytron tutib olish terapiyasi, onkologik va boshqa kasalliklarni erta tashxislash, shuningdek, anestezika uchun foydalaniladigan radiofarmatsevtik preparatlar ishlab chiqariladi. Shunday qilib, radioaktiv izotoplar tibbiyotda, xususan, jarrohlikda o'z qo'llanilishini topdi. Bugungi kunda radioaktiv izotoplar turli diagnostika usullarida (ichki xavfli o'smalarni aniqlash, aniqlash va lokalizatsiya qilish uchun) va inson kasalliklarini davolashda keng qo'llaniladi. RDIning o'ziga xos afzalliklari bor, ular orasida iqtisodiy va ekologik xavfsizlikni oshirish, xarajatlarni pasaytirish va ish faoliyatini yaxshilashni ta'kidlashimiz kerak. Jarrohlikda diagnostika va davolash uchun radioaktiv izotoplardan foydalanish usuli doimiy ravishda takomillashtirilib, rivojlanib borilmoqda, buni undan foydalanish dinamikasi tasdiqlaydi. yirik shaharlar Umuman olganda, Rossiya Rossiya Federatsiyasi va rivojlangan mamlakatlar.

Adabiyot I.Aladiev “Atom energiyasi va undan tinch maqsadlarda foydalanish” S.Faynberg “Reaktor tadqiqoti” V.Dyujenkov “Kimyo sanoatida radiatsiyadan foydalanish” G.Iordaniya “Oʻlchash texnologiyasida radioizotop nurlanishidan foydalanish” M.Rozanov. "Tibbiyotda radioizotoplardan foydalanish"

Tayyorlagan: “20-sonli gimnaziya” shahar ta’lim muassasasining 9 “B” sinf o‘quvchisi, Saransk Bartsaeva Viktoriya

Radioaktiv izotoplar birinchi marta 1930-yillarning boshlarida diagnostika muolajalari uchun tibbiyotda ishlatilgan. Bu, pirovardida, yadro tibbiyotiga asos soldi. Ushbu maqola ushbu izotoplarning tibbiyotda qo'llanilishi va qo'llanilishiga oid barcha ma'lumotlarni qamrab oladi. Radioaktiv izotoplar
Izotoplar davriy sistemada bir xil atom raqami va pozitsiyasiga ega bo'lgan element turlari deb ta'riflanadi. Ular o'xshash kimyoviy xususiyatlarga ega, ammo farq qiladi atom massalari va jismoniy xususiyatlar. Radioaktivlar proton va neytronlarning beqaror soniga ega bo'lganlardir. Bu beqarorlik neytron faollashuvi natijasida hosil bo'ladi, bunda atom yadrolarida tutilgan neytronlar neytronga boy yadrolarning ko'payishiga olib keladi. Siklotronlar protonga boy radioaktiv izotoplarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Izotop yadrolari radioaktiv parchalanish vaqtida energiya barqarorligiga erishish uchun alfa, beta yoki pozitronlar va fotonlar, gamma nurlari kabi zarrachalarni chiqaradi.

Yadro tibbiyoti nima?
Bu ma'lum bir organning ishlashi haqida ma'lumot berish uchun radiatsiyadan foydalanadigan tibbiyot sohasi inson tanasi yoki kasallikni davolashda. Ushbu to'plangan ma'lumotlar kasallikning aniq va tezkor tashxisini beradi. Radioaktiv izotoplar qalqonsimon bez, suyaklar, yurak, jigar va boshqa ko'plab organlarning tasvirlarini yaratish uchun ishlatiladi. Shuningdek, ular zararlangan organlar va o'smalarni davolashda yordam berishdi.

Bunday izotopning eng ko'p qo'llaniladigan namunasi texnetiy-99 bo'lib, yadroviy tibbiyot protseduralarining 80% ni tashkil qiladi. Birgina AQShda yiliga 18 milliondan ortiq yadroviy tibbiyot protseduralari bron qilinadi.

1930-yillarda olimlar qalqonsimon bezda lokalizatsiya qilinganida AOK qilingan radioaktiv yodning kerakli dozasini o'lchash uchun radioaktiv izotoplardan foydalanganlar. Bo'yinning nurlanishini baholash va keyingi tashxis qo'yish uchun Geiger hisoblagichi mavjud edi. Haqiqiy yutuq 1950-yillarda amerikalik muhandis Xel Anger tomonidan gamma-ssintillyatsion kamera ixtirosi bilan yuz berdi. Bu qurilma radioaktiv izotoplarni tibbiyotda, asosan, diagnostika va davolashda qo‘llash imkonini berdi. mumkin bo'lgan kasalliklar yoki kasalliklar.

Birinchi izotoplar guatr kabi qalqonsimon bez kasalliklarini tashxislash, aniqlash va davolash uchun vosita sifatida ishlatilgan. Yadro tibbiyoti sohasida ko'plab kashfiyotlar va ultra keskin diagnostika usullari va tasvirlash tizimlarining ixtirolariga olib kelgan ko'plab tadqiqotlar mavjud. 5 ta bor Nobel mukofotlari yadro tibbiyotidagi turli kashfiyotlar va ixtirolar uchun mukofotlangan. Pozitron emissiya tomografiyasi (PET) skanerlash tibbiyotda radioaktiv izotoplardan foydalangan Piter Alfred Volf tomonidan ixtiro qilingan birinchi diagnostika vositasi edi. Ushbu ixtirodan keyin KT (Kompyuter tomografiyasi) va MRI (magnit-rezonans tomografiya) paydo bo'ldi.

Diagnostika usullari
Ko'pgina usullar radioaktiv izlagichlardan foydalanadi, bu esa tanadan gamma nurlarini chiqaradi. Bilan bog'liq bo'lgan bu qisqa muddatli kimyoviy birikmalar, va ular muayyan fiziologik jarayonlarni ishlab chiqishda yordam beradi. Ushbu izdoshlarni qo'llash usuli in'ektsiya, inhalatsiya yoki og'iz orqali yuboriladi. Yagona fotonlar organlarning turli burchaklaridan ko'rinishini ta'minlaydigan gamma-kamera yordamida aniqlanadi. Rasm kamerada nurlanish chiqadigan nuqtadan qurilgan. Kompyuter shifokor tomonidan ekranda ko'rilgan tasvirni mustahkamlashga yordam beradi va unga organdagi har qanday patologiyani aniqlashga yordam beradi.

Tomografiyada pozitron chiqaradigan radionuklidlar in'ektsiya yo'li bilan yuboriladi, ular maqsadli to'qimalarda to'planadi. Radionuklid parchalanganda, yaqin atrofdagi elektronlar bilan birikadigan pozitronlar chiqariladi, natijada gamma nurlari chiqariladi, ular qarama-qarshi yo'nalishda harakat qilish orqali osongina aniqlanadi. Uy hayvonlari kamerasi bu nurlarni suratga oladi va ularning kelib chiqishi haqida aniq ma'lumot beradi. Ushbu tekshiruvlarning eng keng tarqalgan roli ftor-18 ning radioaktiv izotoplari bilan bog'liq; onkologiyada indikator sifatida ishlatiladi. Bu saratonni aniqlash va baholashning eng samarali noinvaziv usulidir. Bu usul yurak va miya uchun ham qo'llaniladi.

PET va KT 30% aniqroq tashxisni ta'minlaydigan yangi protsedura yaratish uchun birlashtirildi. Ushbu usullar yordamida organizmdagi izotoplarning joylashuvi va konsentratsiyasi ham aniqlanishi mumkin. Shuning uchun, agar izotop "sovuq nuqta" deb nomlanuvchi organga qisman so'rilsa yoki ortiqcha, "issiq nuqta" deb ataladigan bo'lsa, organlarning noto'g'ri ishlashi kuzatilishi mumkin. Qachon bir qator tortishish ma'lum davr vaqt, u izotop harakatining noto'g'ri g'ayrioddiy naqshini yoki tezligini aniqlashga yordam beradi.

Radionuklid terapiyasi (RNT)
Tibbiyotda radioaktiv izotoplardan foydalanish radionuklid terapiyasini o'z ichiga oladi. Saraton hujayralarini o'simtaning o'sayotgan maydonini nurlantirish orqali nazorat qilish yoki hatto yo'q qilish mumkin. Tashqi nurli nurlanish terapiyasi, shuningdek, tashqi nurli nurlanish sifatida ham tanilgan, radioaktiv kobalt-60 manbasidan chiqarilgan gamma nurlari yordamida amalga oshiriladi. Rivojlangan mamlakatlarda universal chiziqli tezlatgichlardan foydalanish qo'llaniladi.

Ichki radionuklid terapiyasi maqsadli hududga gamma yoki beta-emitter kabi kichik nurlanish manbalarini kiritishni o'z ichiga oladi. Brakiterapiya yoki qisqa muddatli terapiya asosan qalqonsimon bez saratonini davolash uchun yod-131 dan foydalanadi. Bundan tashqari, qalqonsimon bez kasalliklarini davolashda yordam beradi. Miya saratoni yoki ko'krak saratoni bo'lsa, Iridium-192 ga afzallik beriladi. Ushbu izotoplar sim shaklida ishlab chiqariladi va kateter orqali maqsadli hududga AOK qilinadi. Tegishli doza kiritilgandan so'ng simli implant chiqariladi. Ushbu texnikaning afzalliklari orasida aniqroq bo'lish, tanaga kamroq radiatsiya ta'siri va tejamkorlik kiradi.

Leykemiyani davolashda bemorga sog'lom bolalar bilan almashtirilgunga qadar barcha nuqsonli suyak iligi hujayralarini o'ldirish uchun o'ldiradigan nurlanish dozasi beriladi. Strontium-89 va Samarium-153 saraton kasalligidan og'riqni yo'qotish uchun ishlatiladi. Og'riqni davolash uchun ishlatiladigan yangi radioaktiv izotop - Renium-186.

Tarqalgan saraton turlarini nazorat qilish uchun maqsadli alfa terapiyasi (TAT) deb ataladigan usul qo'llaniladi. Ushbu texnikada tashuvchi alfa chiqaradigan radionuklidlarni maqsadli hududga olgandan so'ng, qisqa masofali yuqori energiyali Alpha portlashi maqsadli saraton hujayralariga kirishining oldini oladi. Laboratoriya tadqiqotlarining ijobiy natijalari mavjud bo'lib, ular leykemiya, kistli glioma va melanoma kabi kasalliklarni davolash uchun klinik sinovlarga olib keldi.

Biokimyoviy tahlil
Radioaktiv izotoplar past konsentratsiyada bo'lsa ham osonlik bilan aniqlanishi mumkin. Bu ushbu izotoplarni tibbiyotda, in vitroda biologik namunalarni molekulyar etiketlash uchun ishlatishga yordam berdi. Qon, sarum, siydik, gormonlar, antijenler va dorilarning tarkibiy qismlarini izotoplar bilan bog'lash orqali aniqlay oladigan ko'plab testlar mavjud. Ushbu testlar radioimmun tahlillari deb ataladi.

Diagnostik radiofarmatsevtika
Tanadagi barcha jismlar o'ziga xos mavjudligi sababli boshqacha harakat qilishadi kimyoviy moddalar ular tomonidan so'riladi. Bu bilim yurak, o'pka, jigar, buyraklar, suyaklar (o'sish) va boshqalar kabi miyada qon oqimini va organlar funktsiyasini o'rganish uchun diagnostik radiofarmatsevtika vositalarini ishlab chiqishga yordam beradi. Shuningdek, u jarrohlik oqibatlarini bashorat qilishda va davolash boshlanganidan keyin o'zgarishlarni baholashda yordam beradi. . Ushbu invaziv bo'lmagan texnologiya bemorda hech qanday noqulaylik his qilmasdan organlar faoliyatini kuzatish va patologiyalarni aniqlashga yordam beradi. Eng ko'p qo'llaniladigan radioaktiv izotop - Technetium-99m bo'lib, u sinov tugagandan so'ng qisqa vaqt ichida izsiz yo'q bo'lib ketish qobiliyatiga ega. Tallium xlorid-201 yoki Technetium-99 koronar kasalliklarni aniqlash va bashorat qilish uchun miyokard perfuzion tasvirida qo'llaniladi.

Terapevtik radiofarmatsevtik preparatlar
Radiatsiya ma'lum tibbiy sharoitlarda noto'g'ri ishlaydigan hujayralarni zaiflashtirish yoki yo'q qilish qobiliyatiga ega. Radiatsiya hosil qilishi mumkin bo'lgan radioaktiv element odatdagi biologik yo'l yordamida yoki elementni har qanday biologik aralashmaga biriktirish orqali maqsadli organga lokalizatsiya qilinadi. Beta nurlanish ko'pincha shikastlangan hujayralarni yo'q qilish uchun ishlatiladi. Bu radionuklid terapiyasi (RNT) yoki radiatsiya terapiyasi deb ataladi. Yod-131 gipertiroidizm kabi anormal sharoitlarni davolashda qo'llaniladi. Fosfor-32 suyak iligida ko'p miqdorda qizil qon hujayralari hosil bo'ladigan "Polycythemia vera" deb nomlangan kasallikni nazorat qilish uchun ishlatiladi. Ko'pgina kasalliklarni davolashda radionuklidlardan foydalanishni hisobga olishning yangi usullarini o'rganish uchun butun dunyo bo'ylab keng qamrovli tadqiqotlar olib borilmoqda.

Yadro reaktorlari va siklotronlarda ishlab chiqariladigan ko'plab radioaktiv neytron va protonga boy izotoplar mavjud. Tibbiyotda ushbu izotoplarni tanlashni belgilovchi ko'plab omillar mavjud. Dozalash va yarimparchalanish davri ko'plab omillarni o'rganishni talab qiladi. Radioaktiv izotoplarning tibbiyotda qo‘llanilishi aniq natijalar bilan kundan-kun ortib bormoqda. Shuningdek, u bemorlarga, ayniqsa saraton va o'smalardan aziyat chekadiganlar uchun erta tashxis qo'yish va davolash rejimiga yordam beradi. Radiatsiya terapiyasini o'tkazishdan oldin, shifokoringiz bilan usullar bilan bog'liq barcha savollar bo'yicha gaplashganingizga ishonch hosil qiling.

Kurs ishi

Mavzu bo'yicha taqdimot: "Radioaktivlik.

Texnologiyada radioaktiv izotoplardan foydalanish”

Kirish

1. Radioaktiv nurlanish turlari

2. Radioaktivlikning boshqa turlari

3. Alfa yemirilishi

4.Beta parchalanishi

5. Gamma-emirilish

6. Radioaktiv parchalanish qonuni

7. Radioaktiv qatorlar

8. Radioaktiv nurlanishning odamga ta'siri

9. Radioaktiv izotoplarni qo'llash

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Radioaktivlik - atom yadrolarining turli zarrachalar va elektromagnit nurlanishlar chiqishi bilan birga boshqa yadrolarga aylanishi. Hodisaning nomi shundan: lotincha radioda - nurlantiraman, activus - samarali. Bu so'zni Mari Kyuri kiritgan. Beqaror yadro - radionuklidning parchalanishi paytida undan bir yoki bir nechta yuqori energiyali zarralar yuqori tezlikda uchib chiqadi. Bu zarrachalarning oqimi radioaktiv nurlanish yoki oddiygina nurlanish deb ataladi.

rentgen nurlari. Radioaktivlikning kashf etilishi bevosita Rentgenning kashfiyoti bilan bog'liq edi. Bundan tashqari, bir muncha vaqt bu nurlanishning bir xil turi deb o'ylangan. 19-asr oxiri umuman olganda, u ilgari noma'lum bo'lgan turli xil "nurlanishlar" ni kashf etishga boy edi. 1880-yillarda ingliz fizigi Jozef Jon Tomson elementar manfiy zaryad tashuvchilarni oʻrganishni boshladi, 1891 yilda irland fizigi Jorj Jonston Stoni (1826–1911) bu zarrachalarni elektronlar deb atadi. Nihoyat, dekabr oyida Vilgelm Konrad Rentgen nurlarning yangi turini kashf etganini e'lon qildi va uni rentgen nurlari deb atadi. Hozirgacha ko'pgina mamlakatlarda ular shunday deb ataladi, ammo Germaniya va Rossiyada nemis biologi Rudolf Albert fon Köllikerning (1817-1905) rentgen nurlarini chaqirish taklifi qabul qilinadi. Ushbu nurlar vakuumda tez harakatlanadigan elektronlar (katod nurlari) to'siq bilan to'qnashganda hosil bo'ladi. Ma'lumki, katod nurlari shishaga tushganda, u ko'rinadigan yorug'lik - yashil luminesansni chiqaradi. Rentgen bir vaqtning o'zida oynadagi yashil nuqtadan boshqa ko'rinmas nurlar chiqishini aniqladi. Bu tasodifan sodir bo'ldi: qorong'i xonada bariy tetrasiyanoplatinat Ba (ilgari u bariy platina siyanidi deb atalgan) bilan qoplangan yaqin ekran porlab turardi. Ushbu modda ultrabinafsha, shuningdek katodik nurlar ta'sirida yorqin sariq-yashil luminesans beradi. Ammo katod nurlari ekranga tushmadi, bundan tashqari, qurilma qora qog'oz bilan qoplanganida, ekran porlashda davom etdi. Tez orada Rentgen radiatsiya ko'plab shaffof bo'lmagan moddalardan o'tib, qora qog'ozga o'ralgan yoki hatto metall qutiga joylashtirilgan fotografik plastinkaning qorayishiga olib kelishini aniqladi. Nurlar juda qalin kitobdan, 3 sm qalinlikdagi archa taxtasidan, 1,5 sm qalinlikdagi alyuminiy plastinkadan o'tdi ... Rentgen uning kashfiyotining imkoniyatlarini tushundi: “Agar siz qo'lingizni tushirish trubkasi va ekran o'rtasida tutsangiz. , - deb yozgan u, - keyin quyuq soyalar qo'lning engil konturlari fonida ko'rinadigan suyaklardir. Bu tarixdagi birinchi rentgen tekshiruvi edi.

Rentgenning kashfiyoti bir zumda butun dunyoga tarqaldi va nafaqat mutaxassislarni hayratga soldi. 1896 yil arafasida Germaniya shahridagi kitob do'konida qo'lning fotosurati namoyish etildi. Unda tirik odamning suyaklari, barmoqlaridan birida esa nikoh uzugi ko'rinib turardi. Bu Rentgenning xotini qo'lining rentgen fotosurati edi. Rentgenning "Yangi turdagi nurlar to'g'risida" gi birinchi ma'ruzasi "Würzburg fizika-tibbiyot jamiyatining hisobotlari" da chop etildi 28 dekabrda u darhol tarjima qilindi va turli mamlakatlarda nashr etildi, eng mashhur "Nature" ilmiy jurnali ("Nature"). Londonda nashr etilgan ") 1896 yil 23 yanvarda Rentgenning maqolasini nashr etdi.

Butun dunyoda yangi nurlar o'rganila boshlandi, bir yil ichida ushbu mavzu bo'yicha mingdan ortiq maqola nashr etildi. Dizayni sodda, rentgen apparatlari shifoxonalarda ham paydo bo'ldi: yangi nurlarning tibbiy qo'llanilishi aniq edi.

Hozirgi vaqtda rentgen nurlari butun dunyoda keng qo'llaniladi (va nafaqat tibbiy maqsadlarda).

Bekkerel nurlari. Rentgenning kashfiyoti tez orada xuddi shunday ajoyib kashfiyotga olib keldi. U 1896 yilda frantsuz fizigi Antuan Anri Bekkerel tomonidan yaratilgan. U 1896 yil 20 yanvarda Akademiyaning yig'ilishida bo'lib, unda fizik va faylasuf Anri Puankare Rentgenning kashfiyoti haqida gapirdi va Frantsiyada allaqachon yaratilgan inson qo'lining rentgenogrammalarini namoyish etdi. Puankare yangi nurlar haqidagi hikoya bilan cheklanib qolmadi. U bu nurlarning luminesans bilan bog'liqligini va, ehtimol, har doim bu turdagi luminesans bilan bir vaqtda sodir bo'lishini taklif qildi, shuning uchun katod nurlari, ehtimol, undan voz kechish mumkin. Ultrabinafsha nurlanish ta'sirida moddalarning lyuminestsensiyasi - flüoresan yoki fosforessensiya (19-asrda bu tushunchalar o'rtasida qat'iy farq yo'q edi) Bekkerelga tanish edi: uning otasi Aleksandr Edmond Bekkerel (1820-1891) va bobosi Bekkerel (Sesar178) –1878) u bilan ikkala fizik ham shug‘ullangan; Antuan Anri Bekkerelning o'g'li Jak fizik bo'ldi va Parij Tabiiy tarix muzeyida fizika kafedrasini "meros bo'yicha" qabul qildi, Bekkerellar bu kafedrani 1838 yildan 1948 yilgacha 110 yil davomida boshqargan.

Bekkerel rentgen nurlarining floresan bilan bog'liqligini tekshirishga qaror qildi. Ba'zi uran tuzlari, masalan, uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2, yorqin sariq-yashil floresansga ega. Bunday moddalar Bekkerelning u ishlagan laboratoriyasida edi. Uning otasi ham uran preparatlari bilan ishlagan, u quyosh nuri to'xtatilgandan so'ng, ularning porlashi juda tez - soniyaning yuzdan bir qismidan kamroq vaqt ichida yo'qolishini ko'rsatdi. Biroq, hech kim bu yorug'lik, Rentgen bilan bo'lgani kabi, noaniq materiallardan o'tishga qodir bo'lgan boshqa nurlarning emissiyasi bilan birga keladimi yoki yo'qligini tekshirmadi. Puankarening hisobotidan so'ng, Bekkerel sinab ko'rishga qaror qildi. 1896 yil 24 fevralda Akademiyaning haftalik yig'ilishida u ikki qatlamli qalin qora qog'ozga o'ralgan fotografiyani olib, uning ustiga qo'sh kaliy uranil sulfat K 2 UO 2 (SO 4) 2 2H2O kristallarini qo'yish va bularning barchasini quyosh nurida bir necha soat davomida ta'sir qilish, so'ngra fotografiya plitasi ishlab chiqilgandan so'ng, siz kristallarning biroz xiralashgan konturini ko'rishingiz mumkin. Agar plastinka va kristallar orasiga qalaydan kesilgan tanga yoki figura qo'yilsa, u holda ishlab chiqilgandan so'ng plastinkada bu narsalarning aniq tasviri paydo bo'ladi.

Bularning barchasi floresan va rentgen nurlari o'rtasidagi munosabatni ko'rsatishi mumkin. Yaqinda kashf etilgan rentgen nurlarini ancha oson olish mumkin - katod nurlarisiz va vakuum trubkasi va buning uchun zarur bo'lgan yuqori kuchlanishsiz, lekin quyoshda isitiladigan uran tuzi qandaydir turdagi moddalarni chiqaradimi yoki yo'qligini tekshirish kerak edi. qora qog'oz ostiga kirib, fotografik emulsiyaga ta'sir qiluvchi gaz Bunday imkoniyatni yo'q qilish uchun Bekkerel uran tuzi va fotografik plastinka orasiga shisha varaq qo'ydi - u hali ham yonib turardi. "Bu erdan, - deb yakunladi Bekkerel o'zining qisqa xabari, - yorug'lik tuzi yorug'likka shaffof bo'lmagan qora qog'ozga o'tadigan nurlar chiqaradi va fotografik plastinkadagi kumush tuzlarini tiklaydi". Go'yo Puankare to'g'ri aytdi va Rentgenning rentgenogrammasini butunlay boshqacha tarzda olish mumkin.

Bekkerel fotografik plitani yorituvchi nurlar paydo bo‘lish sharoitlarini yaxshiroq tushunish va bu nurlarning xossalarini tekshirish maqsadida ko‘plab tajribalar o‘tkaza boshladi. U kristallar va fotografiya plitasi orasiga turli moddalar - qog'oz, shisha, alyuminiy, mis, turli qalinlikdagi qo'rg'oshin plitalari joylashtirdi. Natijalar Rentgen tomonidan olingan natijalar bilan bir xil edi, bu ikkala nurlanishning o'xshashligi foydasiga argument bo'lishi mumkin edi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga qo'shimcha ravishda, Bekkerel uran tuzini ko'zguda aks ettirilgan yoki prizma bilan singan nur bilan yoritgan. U barcha oldingi tajribalar natijalari quyosh bilan hech qanday aloqasi yo'qligini aniqladi; uran tuzining fotografik plita yonida qancha vaqt turgani muhim edi. Ertasi kuni Bekkerel akademiya yig'ilishida bu haqda ma'lum qildi, ammo keyinchalik ma'lum bo'lishicha, u noto'g'ri xulosaga keldi: u hech bo'lmaganda bir marta yorug'likda "zaryadlangan" uran tuzining o'zi ham o'zini chiqarishga qodir, deb qaror qildi. uzoq vaqt davomida ko'rinmas penetratsion nurlar.

Bekkerel, yil oxiriga kelib, u bu mavzuda to'qqizta maqola chop etdi, ulardan birida u yozgan: qog'oz ..., sakkiz oy ichida.

Bu nurlar har qanday uran birikmalaridan, hatto quyoshda porlamaydiganlardan ham kelib chiqqan. Bundan ham kuchliroq (taxminan 3,5 marta) metall uranning nurlanishi. Ma'lum bo'ldiki, radiatsiya, ba'zi ko'rinishlarida rentgen nurlariga o'xshash bo'lsa-da, kattaroq kirib borish qobiliyatiga ega va uran bilan qandaydir bog'liq, shuning uchun Bekkerel uni "uran nurlari" deb atay boshladi.

Bekkerel shuningdek, "uran nurlari" havoni ionlashtirib, uni elektr tokini o'tkazuvchiga aylantirishini aniqladi. Deyarli bir vaqtning o'zida, 1896 yil noyabrda ingliz fiziklari J. J. Tomson va Ernest Rezerford (rentgen nurlari ta'sirida havoning ionlanishini kashf qilishdi. Radiatsiya intensivligini o'lchash uchun Bekkerel elektroskopdan foydalangan, unda eng engil oltin barglari uchlari bilan osilgan. va elektrostatik zaryadlangan, qaytariladi va ularning bo'sh uchlari bir-biridan ajralib chiqadi.Agar havo oqim o'tkazsa, zaryad barglardan oqib chiqadi va ular tushadi - tezroq, havoning elektr o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa va natijada radiatsiya intensivligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Bu moddaning tashqi manbadan energiya ta'minotisiz ko'p oylar davomida uzluksiz va to'xtovsiz nurlanishni qanday chiqarishi savol ostida qoldi.Bekkerelning o'zi uran uzluksiz chiqaradigan energiyani qayerdan olishini tushunolmasligini yozgan. Shu munosabat bilan turli xil farazlar, ba'zan juda hayoliy, ilgari surilgan. Masalan, ingliz kimyogari va fizigi Uilyam Ramsey shunday yozgan edi: “...fiziklar uran tuzlaridagi bitmas-tuganmas energiya qayerdan kelib chiqishi mumkinligi haqida hayron bo‘lishdi. Lord Kelvin uranni kosmos orqali bizga etib boradigan va uni kimyoviy ta'sir ko'rsatishga qodir bo'lgan shaklga aylantiradigan, aks holda aniqlab bo'lmaydigan nurlanish energiyasini ushlab turadigan tuzoqdir, deb taxmin qilishga moyil edi.

Bekkerel na bu gipotezani qabul qila oldi, na mantiqiyroq narsani o'ylab topdi, na energiyani saqlash tamoyilidan voz kechadi. U bir muncha vaqt uran bilan ishlashni to'xtatdi va magnit maydonda spektral chiziqlarni ajratishni boshladi. Bu ta'sir deyarli bir vaqtning o'zida Bekkerelning yosh golland fizigi Piter Zeeman tomonidan kashf etilgan va boshqa gollandiyalik Hendrik Anton Lorentz tomonidan tushuntirilgan.

Kimyo fanidan kurs ishi: Radioaktiv izotoplardan texnologiyada foydalanish; tushunchasi va turlari, tasnifi va tuzilishi, 2015-2016, 2017.