สรุป: รังสี การใช้งานและปัญหา. ผลของรังสีต่อสุขภาพของมนุษย์

รังสีกัมมันตภาพรังสีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวินิจฉัยและรักษาโรค

การวินิจฉัยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีหรือที่เรียกว่าวิธีการติดฉลากอะตอมนั้นใช้เพื่อตรวจหาโรคของต่อมไทรอยด์ (โดยใช้ไอโซโทป 131 I) วิธีนี้ยังทำให้สามารถศึกษาการกระจายตัวของเลือดและของเหลวทางชีวภาพอื่นๆ เพื่อวินิจฉัยโรคหัวใจและอวัยวะอื่นๆ

การบำบัดด้วยรังสีเป็นวิธีการรักษามะเร็งโดยใช้รังสีแกมมา สำหรับสิ่งนี้ ส่วนใหญ่มักจะใช้การติดตั้งแบบพิเศษที่เรียกว่าปืนโคบอลต์ ซึ่งใช้ 66 Co เป็นไอโซโทปที่เปล่งออกมา การใช้รังสีแกมมาพลังงานสูงทำให้สามารถทำลายเนื้องอกที่ฝังลึกได้ ในขณะที่อวัยวะและเนื้อเยื่อที่อยู่เผินๆ จะเป็นอันตรายน้อยกว่า

การบำบัดด้วยเรดอนก็จะถูกนำมาใช้เช่นกัน: น้ำแร่ที่มีผลิตภัณฑ์ของมันถูกนำมาใช้เพื่อส่งผลต่อผิวหนัง (การอาบเรดอน) อวัยวะย่อยอาหาร (การดื่ม) และอวัยวะทางเดินหายใจ (การสูดดม)

สำหรับการรักษามะเร็ง มีการใช้อนุภาคเอร่วมกับนิวตรอนฟลักซ์ องค์ประกอบถูกนำเข้าสู่เนื้องอกซึ่งนิวเคลียสซึ่งภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนฟลักซ์ทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ด้วยการก่อตัวของรังสี:

.

ดังนั้น อนุภาค a และนิวเคลียสหดตัวจึงเกิดขึ้นแทนที่อวัยวะที่ต้องสัมผัส

ในการแพทย์แผนปัจจุบัน เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัย จะใช้ฮาร์ดเบรมส์สตราห์ปอดที่ผลิตโดยเครื่องเร่งความเร็วและมีพลังงานโฟตอนสูง (สูงถึงหลายสิบ MeV)

เครื่องมือวัดปริมาตร

เครื่องมือวัดขนาดหรือโดซิเมตริกเรียกว่าอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาณรังสีไอออไนซ์หรือปริมาณที่เกี่ยวข้องกับปริมาณรังสี

โครงสร้าง dosimeters ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับรังสีนิวเคลียร์และอุปกรณ์วัด โดยปกติจะวัดเป็นหน่วยของขนาดยาหรืออัตราขนาดยา ในบางกรณี จะมีการแจ้งเตือนเมื่อเกินอัตราปริมาณรังสี

ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ตรวจจับที่ใช้ เครื่องวัดปริมาณรังสีได้แก่ ไอออนไนซ์ สารเรืองแสง เซมิคอนดักเตอร์ โฟโตโดสมิเตอร์ ฯลฯ

เครื่องวัดปริมาณรังสีสามารถออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณรังสีบางชนิดหรือเพื่อบันทึกรังสีผสม

โดสมิเตอร์สำหรับวัดปริมาณรังสีเอกซ์และรังสีจีหรือเรียกว่ากำลัง เรดิโอมิเตอร์

พวกเขามักจะใช้ห้องไอออไนเซชันเป็นตัวตรวจจับ ประจุที่ไหลในวงจรกล้องจะแปรผันตามปริมาณแสง และความแรงของกระแสไฟฟ้าจะแปรผันตามกำลังไฟฟ้า

องค์ประกอบของก๊าซในห้องไอออไนเซชันรวมถึงสารของผนังที่ประกอบขึ้นนั้นถูกเลือกในลักษณะที่สภาวะที่เหมือนกันจะเกิดขึ้นจากการดูดซับพลังงานในเนื้อเยื่อชีวภาพ

โดสมิเตอร์แต่ละอันคือห้องทรงกระบอกขนาดเล็กที่ชาร์จไว้ล่วงหน้า อันเป็นผลมาจากการแตกตัวเป็นไอออนห้องจะถูกปล่อยออกมาซึ่งจะถูกบันทึกโดยอิเล็กโทรมิเตอร์ในตัว ตัวบ่งชี้ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีที่ก่อให้เกิดไอออน

มีเครื่องวัดปริมาตรที่เครื่องตรวจจับเป็นเครื่องวัดก๊าซ

ในการวัดกิจกรรมหรือความเข้มข้นของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี, เครื่องมือที่เรียก เรดิโอมิเตอร์.

แผนภาพโครงสร้างทั่วไปของเครื่องวัดปริมาณรังสีทั้งหมดคล้ายกับที่แสดงในรูปที่ 5 บทบาทของเซ็นเซอร์ (ทรานสดิวเซอร์การวัด) ดำเนินการโดยเครื่องตรวจจับรังสีนิวเคลียร์ อุปกรณ์ตัวชี้, เครื่องบันทึก, เครื่องวัดไฟฟ้า, อุปกรณ์ส่งสัญญาณเสียงและแสงสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ส่งออกได้

คำถามทดสอบ

1. กัมมันตภาพรังสีเรียกว่าอะไร? บอกประเภทของกัมมันตภาพรังสีและประเภทของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี

2. อะไรเรียกว่าเสื่อม? b-decay มีกี่ประเภท? รังสีจีเรียกว่าอะไร?

3. เขียนกฎพื้นฐานของการสลายกัมมันตภาพรังสี อธิบายปริมาณทั้งหมดที่รวมอยู่ในสูตร

4. ค่าคงที่การสลายตัวเรียกว่าอะไร ครึ่งชีวิต? เขียนสูตรเกี่ยวกับปริมาณเหล่านี้ อธิบายปริมาณทั้งหมดที่รวมอยู่ในสูตร

5. รังสีไอออไนซ์มีผลอย่างไรต่อเนื้อเยื่อชีวภาพ?

7. ให้คำจำกัดความและสูตรสำหรับปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่ถูกดูดกลืน การสัมผัส และเทียบเท่า (ทางชีวภาพ) หน่วยการวัด อธิบายสูตร

8. ปัจจัยด้านคุณภาพคืออะไร? ปัจจัยคุณภาพคืออะไร? กำหนดค่าสำหรับการแผ่รังสีต่างๆ

9. การป้องกันรังสีไอออไนซ์มีวิธีใดบ้าง?

1. การกระทำทางชีวภาพ รังสีกัมมันตภาพรังสีมีผลร้ายต่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิต กลไกของการกระทำนี้เกี่ยวข้องกับการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมและการสลายตัวของโมเลกุลภายในเซลล์ระหว่างการผ่านของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเร็ว เซลล์ที่เติบโตและสืบพันธุ์อย่างรวดเร็วจะไวเป็นพิเศษต่อผลกระทบของรังสี กรณีนี้ใช้สำหรับการรักษาเนื้องอกมะเร็ง

เพื่อวัตถุประสงค์ในการบำบัดจะมีการใช้ยากัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยรังสีเนื่องจากสารกัมมันตภาพรังสีจะเข้าสู่ร่างกายโดยไม่ลดลงอย่างเห็นได้ชัด ในปริมาณรังสีที่ไม่สูงเกินไป เซลล์มะเร็งจะตาย ในขณะที่ร่างกายของผู้ป่วยไม่ได้รับความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ ควรสังเกตว่าการรักษาด้วยรังสีรักษามะเร็ง เช่น การรักษาด้วยรังสีเอกซ์ นั้นไม่ได้เป็นวิธีการรักษาแบบสากลที่จะนำไปสู่การรักษาเสมอไป

ปริมาณกัมมันตภาพรังสีในปริมาณที่มากเกินไปทำให้เกิดโรคร้ายแรงในสัตว์และมนุษย์ (ที่เรียกว่าการเจ็บป่วยจากรังสี) และอาจทำให้เสียชีวิตได้ ในปริมาณที่น้อยมาก รังสีกัมมันตภาพรังสีซึ่งส่วนใหญ่เป็นรังสีมีผลกระตุ้นร่างกาย ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งนี้คือผลการรักษาของน้ำแร่ที่มีกัมมันตภาพรังสีซึ่งมีเรเดียมหรือเรดอนในปริมาณเล็กน้อย

2. องค์ประกอบการส่องสว่าง สารเรืองแสงจะเรืองแสงภายใต้การกระทำของรังสีกัมมันตภาพรังสี (เปรียบเทียบ §213) โดยการเติมเกลือเรเดียมในปริมาณเล็กน้อยลงในสารเรืองแสง (เช่น ซิงค์ซัลไฟด์) จะได้เตรียมสีเรืองแสงถาวร สีเหล่านี้เมื่อนำไปใช้กับหน้าปัดนาฬิกาและเข็มนาฬิกา สถานที่ท่องเที่ยว ฯลฯ จะทำให้มองเห็นได้ในที่มืด

3. การกำหนดอายุของโลก มวลอะตอมของตะกั่วธรรมดาที่ขุดได้จากแร่ที่ไม่มีธาตุกัมมันตภาพรังสีคือ ดังจะเห็นได้จากรูป 389 มวลอะตอมของตะกั่วที่เกิดจากการสลายตัวของยูเรเนียมคือ มวลอะตอมของตะกั่วที่มีอยู่ในแร่ธาตุยูเรเนียมบางชนิดมีค่าใกล้เคียงมาก ตามมาว่าแร่ธาตุเหล่านี้ในขณะที่ก่อตัว (การตกผลึกจากการหลอมหรือสารละลาย) ไม่มีสารตะกั่ว ตะกั่วทั้งหมดที่มีอยู่ในแร่ธาตุดังกล่าวได้สะสมอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของยูเรเนียม การใช้กฎการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี เป็นไปได้ที่จะกำหนดอายุของมันจากอัตราส่วนของปริมาณตะกั่วและยูเรเนียมในแร่ (ดูแบบฝึกหัด 32 ท้ายบท)

อายุของแร่ธาตุจากแหล่งกำเนิดต่างๆ ที่มียูเรเนียมซึ่งกำหนดโดยวิธีนี้ วัดได้ในหลายร้อยล้านปี แร่ธาตุที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุมากกว่า 1.5 พันล้านปี

การสัมผัสอนุภาครังสีเรดอน

ผู้คนได้เรียนรู้วิธีใช้รังสีเพื่อจุดประสงค์ทางสันติโดยมีความปลอดภัยระดับสูง ซึ่งทำให้สามารถยกระดับอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดไปสู่ระดับใหม่ได้

รับพลังงานด้วยความช่วยเหลือของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในบรรดาสาขาต่างๆ ของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ พลังงานมีผลกระทบมากที่สุดต่อชีวิตของเรา ความร้อนและแสงสว่างในบ้าน กระแสจราจร และงานอุตสาหกรรม ทั้งหมดนี้ต้องใช้พลังงาน อุตสาหกรรมนี้เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่เติบโตเร็วที่สุด กว่า 30 ปีที่ผ่านมา กำลังการผลิตรวมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มขึ้นจาก 5,000 เป็น 23 ล้านกิโลวัตต์

มีคนไม่กี่คนที่สงสัยว่าพลังงานนิวเคลียร์เข้ามาแทนที่สมดุลพลังงานของมนุษยชาติ

พิจารณาการใช้รังสีในการตรวจหาข้อบกพร่อง การตรวจจับจุดบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์และแกมมาเป็นหนึ่งในการใช้รังสีที่ใช้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรมเพื่อควบคุมคุณภาพของวัสดุ วิธีการเอ็กซเรย์ไม่ทำลายวัสดุ ดังนั้นวัสดุที่กำลังทดสอบสามารถนำไปใช้ตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการได้ การตรวจจับข้อบกพร่องทั้งด้วยรังสีเอกซ์และแกมมาขึ้นอยู่กับพลังทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์และลักษณะการดูดซับในวัสดุ

รังสีแกมมาใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่น ในกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน

บางทีหนึ่งในอุตสาหกรรมเกิดใหม่ที่สำคัญที่สุดคือเวชศาสตร์นิวเคลียร์ เวชศาสตร์นิวเคลียร์เป็นสาขาหนึ่งของการแพทย์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้ผลสำเร็จของนิวเคลียร์ฟิสิกส์ โดยเฉพาะ ไอโซโทปรังสี เป็นต้น

ทุกวันนี้ เวชศาสตร์นิวเคลียร์ทำให้สามารถศึกษาระบบอวัยวะของมนุษย์ได้เกือบทั้งหมด และพบการประยุกต์ใช้ในประสาทวิทยา โรคหัวใจ มะเร็งวิทยา ต่อมไร้ท่อ ปอดวิทยา และสาขาอื่นๆ ของการแพทย์

ด้วยความช่วยเหลือของวิธีการทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์ พวกเขาศึกษาปริมาณเลือดที่ส่งไปยังอวัยวะต่างๆ การเผาผลาญของน้ำดี การทำงานของไต กระเพาะปัสสาวะ และต่อมไทรอยด์

ไม่เพียงแต่จะได้ภาพนิ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงภาพซ้อนทับที่ได้รับ ณ เวลาต่างๆ เพื่อศึกษาไดนามิก เทคนิคนี้ใช้ในการประเมินการทำงานของหัวใจ

ในรัสเซียมีการใช้การวินิจฉัยสองประเภทโดยใช้ไอโซโทปรังสี - การสแกนด้วยรังสีเอกซ์และการตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน ช่วยให้คุณสร้างแบบจำลองที่สมบูรณ์ของการทำงานของอวัยวะต่างๆ

แพทย์เชื่อว่าปริมาณรังสีที่ต่ำมีผลกระตุ้นการฝึกระบบป้องกันทางชีวภาพของมนุษย์

รีสอร์ทหลายแห่งใช้อ่างเรดอนซึ่งมีระดับรังสีสูงกว่าในสภาพธรรมชาติเล็กน้อย

พบว่าผู้ที่อาบน้ำเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงาน ระบบประสาทสงบลง และอาการบาดเจ็บจะหายเร็วขึ้น

การศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ต่างประเทศชี้ให้เห็นว่าความถี่และอัตราการเสียชีวิตจากมะเร็งทุกชนิดจะต่ำกว่าในพื้นที่ที่มีการแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติสูงกว่า (อาจรวมถึงประเทศที่มีแสงแดดจัดส่วนใหญ่)

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา บัณฑิต นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณมาก

โฮสต์บน http://allbest.ru

งานหลักสูตร

ในหัวข้อ: "กัมมันตภาพรังสี การใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีในเทคโนโลยี"

บทนำ

1. ประเภทของรังสีกัมมันตภาพรังสี

2. กัมมันตภาพรังสีประเภทอื่นๆ

3. การสลายตัวของอัลฟ่า

4. การสลายตัวของเบต้า

5. การสลายตัวของรังสีแกมมา

6. กฎของการสลายกัมมันตภาพรังสี

7. แถวกัมมันตภาพรังสี

9. การประยุกต์ใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี

บทนำ

กัมมันตภาพรังสี - การเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสของอะตอมเป็นนิวเคลียสอื่นพร้อมกับการปล่อยอนุภาคต่าง ๆ และการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นชื่อของปรากฏการณ์: ในวิทยุละติน - ฉันแผ่รังสี, แอคติวัส - มีประสิทธิภาพ คำนี้ได้รับการแนะนำโดย Marie Curie ในระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียสที่ไม่เสถียร - นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี อนุภาคพลังงานสูงหนึ่งอนุภาคขึ้นไปจะบินออกจากนิวเคลียสด้วยความเร็วสูง การไหลของอนุภาคเหล่านี้เรียกว่ารังสีกัมมันตภาพรังสีหรือเรียกง่ายๆ ว่ารังสี

รังสีเอกซ์ การค้นพบกัมมันตภาพรังสีเกี่ยวข้องโดยตรงกับการค้นพบเรินต์เกน ยิ่งไปกว่านั้น บางครั้งก็คิดว่านี่เป็นรังสีชนิดเดียวกัน ปลายศตวรรษที่ 19 โดยทั่วไปแล้วเขาร่ำรวยจากการค้นพบ "รังสี" หลายชนิดที่ไม่รู้จักมาก่อน ในช่วงทศวรรษที่ 1880 โจเซฟ จอห์น ทอมสัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเริ่มศึกษาตัวพาที่มีประจุลบระดับประถมศึกษา ในปี 1891 จอร์จ จอห์นสตัน สโตนนีย์ นักฟิสิกส์ชาวไอริช (1826-1911) เรียกอนุภาคเหล่านี้ว่าอิเล็กตรอน ในที่สุด ในเดือนธันวาคม Wilhelm Konrad Roentgen ได้ประกาศการค้นพบรังสีชนิดใหม่ ซึ่งเขาเรียกว่ารังสีเอกซ์ จนถึงขณะนี้ในประเทศส่วนใหญ่พวกเขาถูกเรียกเช่นนั้น แต่ในเยอรมนีและรัสเซียข้อเสนอของนักชีววิทยาชาวเยอรมัน Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905) เพื่อเรียกรังสีเอกซ์นั้นเป็นที่ยอมรับ รังสีเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอน (รังสีแคโทด) เดินทางอย่างรวดเร็วในสุญญากาศชนกับสิ่งกีดขวาง เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อรังสีแคโทดกระทบกระจก มันจะเปล่งแสงที่มองเห็นได้ - เรืองแสงสีเขียว เรินต์เกนค้นพบว่าในขณะเดียวกันก็มีรังสีที่มองไม่เห็นอื่นๆ เล็ดลอดออกมาจากจุดสีเขียวบนกระจก สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ: ในห้องมืด หน้าจอใกล้เคียงที่ปกคลุมด้วยแบเรียม

ข้อมูลเกี่ยวกับการปล่อยกัมมันตภาพรังสี ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคแอลฟา บีตา และแกมมากับสสาร โครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม แนวคิดเรื่องการสลายกัมมันตภาพรังสี คุณลักษณะของการทำงานร่วมกันของนิวตรอนกับสสาร ปัจจัยคุณภาพของรังสีประเภทต่างๆ

บทคัดย่อ เพิ่ม 01/30/2010

โครงสร้างของสสาร ประเภทของการสลายตัวของนิวเคลียร์: การสลายตัวแบบแอลฟา การสลายตัวแบบบีตา กฎของกัมมันตภาพรังสี อันตรกิริยาของรังสีนิวเคลียร์กับสสาร ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีไอออไนซ์ ภูมิหลังของรังสี ลักษณะเชิงปริมาณของกัมมันตภาพรังสี

บทคัดย่อ เพิ่ม 04/02/2012

คุณสมบัติทางนิวเคลียร์ฟิสิกส์และกัมมันตภาพรังสีของธาตุหนัก การแปลงอัลฟ่าและเบต้า สาระสำคัญของรังสีแกมมา. การเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสี สเปกตรัมของรังสีแกมมาที่กระจัดกระจายจากตัวกลางที่มีเลขลำดับต่างกัน ฟิสิกส์ของเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์

งานนำเสนอเพิ่ม 15/10/2556

รังสีนิวเคลียร์ไอออไนซ์ แหล่งที่มาและผลกระทบทางชีวภาพต่ออวัยวะและเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในระดับระบบและระดับเซลล์ การจำแนกประเภทของผลที่ตามมาจากการสัมผัสของมนุษย์ สารป้องกันรังสี

งานนำเสนอเพิ่ม 11/24/2014

ผลงานของเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม การค้นพบรังสีแอลฟาและบีตา ไอโซโทปของเรดอนที่มีอายุสั้น และการก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีใหม่ระหว่างการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีเคมีหนัก ผลของรังสีต่อเนื้องอก

งานนำเสนอ เพิ่ม 18/05/2554

รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีสเปกตรัมอยู่ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีแกมมา ประวัติการค้นพบ แหล่งที่มาของห้องปฏิบัติการ: หลอดเอ็กซเรย์, เครื่องเร่งอนุภาค ปฏิกิริยากับสาร ผลกระทบทางชีวภาพ

งานนำเสนอ เพิ่ม 02/26/2012

แนวคิดและการจำแนกธาตุกัมมันตภาพรังสี ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับอะตอม ลักษณะของรังสีกัมมันตภาพรังสี อำนาจทะลุทะลวง ครึ่งชีวิตของนิวไคลด์กัมมันตรังสีบางชนิด แผนผังของกระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ที่เกิดจากนิวตรอน

งานนำเสนอ เพิ่ม 02/10/2014

รังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้น ในระดับของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นล้อมรอบด้วยรังสีเอ็กซ์เรย์อย่างหนักซึ่งครอบครองพื้นที่ที่มีความถี่สูงกว่า รังสีแกมมามีความยาวคลื่นสั้นมาก

บทคัดย่อ เพิ่ม 07.11.2003

การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของประเภทรังสีเอกซ์, โฟตอน, โปรตอน, รังสีเอกซ์ คุณสมบัติของการทำงานร่วมกันของอนุภาคแอลฟา เบต้า แกมมากับสารไอออไนซ์ สาระสำคัญของการกระเจิงของคอมป์ตันและผลของการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน

- 111.31 Kb

บทนำ 3

1 กัมมันตภาพรังสี5

1.1 ประเภทของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและการแผ่รังสี5

1.2 กฎการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี7

รังสี 8

1.4 การจำแนกแหล่งกำเนิดรังสีและไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 10

2 วิธีวิเคราะห์ตามการวัดกัมมันตภาพรังสี 12

2.1 การใช้กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติในการวิเคราะห์ 12

2.2 การวิเคราะห์การเปิดใช้งาน 12

2.3 วิธีเจือจางไอโซโทป14

2.4 การไทเทรตแบบเรดิโอเมตริก14

3การใช้กัมมันตภาพรังสี18

3.1 การประยุกต์ใช้สารติดตามกัมมันตภาพรังสีในเคมีวิเคราะห์ 18

3.2 การใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 22

บทสรุป 25

รายชื่อแหล่งที่ใช้26

บทนำ

วิธีการวิเคราะห์ตามกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นในยุคของการพัฒนาฟิสิกส์นิวเคลียร์ เคมีรังสี และเทคโนโลยีปรมาณู และปัจจุบันประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในการวิเคราะห์ต่างๆ รวมถึงในอุตสาหกรรมและบริการทางธรณีวิทยา

ข้อได้เปรียบหลักของวิธีการวิเคราะห์ตามการวัดรังสีกัมมันตภาพรังสีคือเกณฑ์การตรวจจับต่ำขององค์ประกอบที่วิเคราะห์และความสามารถรอบด้านที่หลากหลาย การวิเคราะห์กัมมันตภาพรังสีมีเกณฑ์การตรวจจับที่ต่ำที่สุดในบรรดาวิธีการวิเคราะห์อื่นๆ ทั้งหมด (10 -15 ก.) ข้อได้เปรียบของเทคนิคการวัดรังสีบางอย่างคือการวิเคราะห์โดยไม่ทำลายตัวอย่าง และวิธีการที่อิงตามการวัดกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ - ความเร็วของการวิเคราะห์ คุณสมบัติที่มีค่าของวิธีการแผ่รังสีของการเจือจางด้วยไอโซโทปคือความเป็นไปได้ในการวิเคราะห์ส่วนผสมขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติทางเคมีและการวิเคราะห์ที่คล้ายคลึงกัน เช่น เซอร์โคเนียม-แฮฟเนียม ไนโอเบียม-แทนทาลัม เป็นต้น

ภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมในการทำงานกับการเตรียมสารกัมมันตภาพรังสีเกิดจากคุณสมบัติที่เป็นพิษของรังสีกัมมันตภาพรังสีซึ่งไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาของร่างกายในทันทีและทำให้การใช้มาตรการที่จำเป็นทันเวลาซับซ้อนขึ้น สิ่งนี้ตอกย้ำความจำเป็นในการปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยอย่างเข้มงวดเมื่อทำงานกับการเตรียมสารกัมมันตภาพรังสี ในกรณีที่จำเป็น การทำงานกับสารกัมมันตภาพรังสีจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของสิ่งที่เรียกว่าหุ่นยนต์ในห้องพิเศษ ในขณะที่นักวิเคราะห์เองยังคงอยู่ในอีกห้องหนึ่ง ซึ่งได้รับการปกป้องอย่างน่าเชื่อถือจากการกระทำของรังสีกัมมันตภาพรังสี

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีใช้ในวิธีการวิเคราะห์ต่อไปนี้:

1. วิธีการสะสมในที่ที่มีธาตุกัมมันตภาพรังสี
2. วิธีการเจือจางไอโซโทป
3. การไทเทรตแบบเรดิโอเมตริก
4. การวิเคราะห์การเปิดใช้งาน
5. คำจำกัดความขึ้นอยู่กับการวัดกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ในทางปฏิบัติในห้องปฏิบัติการ การไทเทรตด้วยคลื่นรังสีใช้ค่อนข้างน้อย การใช้การวิเคราะห์การกระตุ้นนั้นเกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งกำเนิดเทอร์มอลนิวตรอนที่ทรงพลัง ดังนั้นวิธีนี้จึงยังมีการใช้งานอย่างจำกัด

งานหลักสูตรนี้กล่าวถึงพื้นฐานทางทฤษฎีของวิธีการวิเคราะห์ที่ใช้ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีและการนำไปใช้จริง

1 กัมมันตภาพรังสี

1.1 ประเภทของการสลายกัมมันตภาพรังสีและการแผ่รังสี

กัมมันตภาพรังสีคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง (การสลายตัว) ของนิวเคลียสของอะตอมของธาตุเคมี ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเลขอะตอมหรือเลขมวล ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส รังสีกัมมันตภาพรังสีจะถูกปล่อยออกมา

การค้นพบกัมมันตภาพรังสีย้อนกลับไปในปี 1896 เมื่อ A. Becquerel ค้นพบว่ายูเรเนียมปล่อยรังสีออกมาเองตามธรรมชาติ ซึ่งเขาเรียกว่ากัมมันตภาพรังสี

รังสีกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นจากการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม การสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีและสารกัมมันตภาพรังสีหลายชนิด
รังสี

รา → Rn + เขา;

U → Th + α (เขา).

ตามกฎการกระจัดของสารกัมมันตภาพรังสีในการสลายตัวของ α จะได้อะตอมซึ่งมีหมายเลขซีเรียลเป็นสองหน่วยและมวลอะตอมน้อยกว่าอะตอมเดิมสี่หน่วย

2) β-การสลายตัว การสลายตัวของβมีหลายประเภท: การสลายตัวของอิเล็กทรอนิกส์แบบอิเล็กทรอนิกส์; โพซิตรอน β-สลายตัว; K-จับภาพ ใน β-decay อิเล็กทรอนิกส์ ตัวอย่างเช่น

Sn → Y + β - ;

P → S + β - .

นิวตรอนภายในนิวเคลียสจะเปลี่ยนเป็นโปรตอน เมื่อปล่อยอนุภาค β-ที่มีประจุลบออกมา เลขอะตอมของธาตุจะเพิ่มขึ้น 1 ในขณะที่มวลอะตอมแทบไม่เปลี่ยนแปลง

ในโพซิตรอน β-สลายตัว โพซิตรอน (β + -อนุภาค) จะถูกปลดปล่อยออกจากนิวเคลียสของอะตอม จากนั้นภายในนิวเคลียสจะเปลี่ยนเป็นนิวตรอน ตัวอย่างเช่น:

นา → เน + β +

โพซิตรอนมีอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากเมื่อชนกับอิเล็กตรอน จะเกิดการทำลายล้างพร้อมกับการปล่อย γ-ควอนตา

ใน K-capture นิวเคลียสของอะตอมจะจับอิเล็กตรอนจากเปลือกอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียง (จาก K-shell) และหนึ่งในโปรตอนของนิวเคลียสจะเปลี่ยนเป็นนิวตรอน
ตัวอย่างเช่น,

K + e - = Ar + hv

หนึ่งในอิเล็กตรอนของเปลือกนอกผ่านไปยังที่ว่างใน K-shell ซึ่งมาพร้อมกับการปลดปล่อยรังสีเอกซ์อย่างหนัก

3) การแบ่งที่เกิดขึ้นเอง เป็นเรื่องปกติสำหรับองค์ประกอบของระบบธาตุของ D. I. Mendeleev ที่มี Z> 90 ในระหว่างการเกิดฟิชชันที่เกิดขึ้นเอง อะตอมหนักจะถูกแบ่งออกเป็นเศษเล็กเศษน้อยซึ่งโดยปกติจะเป็นองค์ประกอบที่อยู่ตรงกลางตารางของ L. I. Mendeleev ฟิชชันที่เกิดขึ้นเองและการสลายตัวของ α จะจำกัดการผลิตธาตุทรานส์ยูเรเนียมใหม่

การไหลของอนุภาค α และ β เรียกว่ารังสี α และ β ตามลำดับ นอกจากนี้ยังรู้จักการแผ่รังสี γ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก โดยหลักการแล้ว รังสี γ นั้นใกล้เคียงกับรังสีเอกซ์ชนิดแข็งและแตกต่างจากรังสีเอกซ์ตรงที่ต้นกำเนิดในนิวเคลียร์ รังสีเอกซ์ในระหว่างการเปลี่ยนผ่านในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม และรังสี γ จะปล่อยอะตอมที่ตื่นเต้นซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี (α และ β)

อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีทำให้ได้รับองค์ประกอบตามประจุนิวเคลียร์ (หมายเลขซีเรียล) จะต้องอยู่ในเซลล์ที่ถูกครอบครองแล้วของระบบธาตุด้วยองค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียลเดียวกัน แต่มีมวลอะตอมต่างกัน สิ่งเหล่านี้เรียกว่าไอโซโทป ตามคุณสมบัติทางเคมีแล้วถือว่าแยกไม่ออกจากกัน ดังนั้น ของผสมของไอโซโทปจึงมักถูกพิจารณาว่าเป็นธาตุเดียว ความแปรปรวนขององค์ประกอบไอโซโทปในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ บางครั้งเรียกว่ากฎความคงตัวขององค์ประกอบไอโซโทป ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมในสารประกอบธรรมชาติคือส่วนผสมของไอโซโทป 93.259% จาก 39 K, 6.729% จาก 41 K และ 0.0119% จาก 40 K (K-capture และ β-decay) แคลเซียมมีไอโซโทปที่เสถียร 6 ไอโซโทป โดยมีเลขมวล 40, 42, 43, 44, 46 และ 48 ในปฏิกิริยาการวิเคราะห์ทางเคมีและปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมาย อัตราส่วนนี้แทบไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นโดยปกติแล้วปฏิกิริยาเคมีจะไม่ใช้สำหรับการแยกไอโซโทป ส่วนใหญ่มักใช้กระบวนการทางกายภาพต่างๆ เพื่อจุดประสงค์นี้ - การแพร่กระจาย การกลั่น หรืออิเล็กโทรลิซิส

หน่วยของกิจกรรมของไอโซโทปคือเบคเคอเรล (Bq) ซึ่งเท่ากับกิจกรรมของนิวไคลด์ในแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีที่เหตุการณ์การสลายตัวหนึ่งครั้งเกิดขึ้นในเวลา 1 วินาที

1.2 กฎของการสลายกัมมันตภาพรังสี

กัมมันตภาพรังสีที่สังเกตได้ในนิวเคลียสที่มีอยู่ในสภาพธรรมชาติเรียกว่า ธรรมชาติ กัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์เรียกว่า เทียม

ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างกัมมันตภาพรังสีเทียมและธรรมชาติ กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงกัมมันตรังสีในทั้งสองกรณีเป็นไปตามกฎหมายเดียวกัน - กฎของการเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสี:

ถ้า t = 0 ดังนั้น และ ดังนั้น const = -lg N 0 . ในที่สุด

โดยที่ A คือกิจกรรมที่เวลา t; และ 0 - กิจกรรมที่ t = 0

สมการ (1.3) และ (1.4) แสดงลักษณะกฎของการสลายกัมมันตภาพรังสี ในทางจลนศาสตร์เรียกว่าสมการปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง ตามลักษณะเฉพาะของอัตราการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ครึ่งชีวิต T 1/2 มักจะถูกระบุ ซึ่งเหมือนกับ λ ซึ่งเป็นลักษณะพื้นฐานของกระบวนการที่ไม่ขึ้นกับปริมาณของสาร

ครึ่งชีวิตคือช่วงเวลาที่ปริมาณสารกัมมันตภาพรังสีลดลงครึ่งหนึ่ง

ครึ่งชีวิตของไอโซโทปต่างๆ จากประมาณ 10 10 ปีถึงเสี้ยววินาที แน่นอนสารที่มีครึ่งชีวิต 10 - 15 นาที และมีขนาดเล็กกว่าใช้งานในห้องปฏิบัติการได้ยาก ไอโซโทปที่มีครึ่งชีวิตยาวมากก็ไม่เป็นที่พึงปรารถนาในห้องปฏิบัติการเช่นกัน เนื่องจากในกรณีที่มีการปนเปื้อนของวัตถุโดยรอบด้วยสารเหล่านี้โดยไม่ตั้งใจ จะต้องทำงานพิเศษเพื่อกำจัดการปนเปื้อนในห้องและเครื่องมือ

1.3 อันตรกิริยาของรังสีกัมมันตภาพรังสีกับสสารและตัวนับ

รังสี

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของรังสีกัมมันตภาพรังสีกับสสาร การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นของอะตอมและโมเลกุลของสารที่มันผ่านไป รังสียังก่อให้เกิดแสง การถ่ายภาพ เคมี และผลกระทบทางชีวภาพ รังสีกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากในก๊าซ สารละลาย ของแข็ง โดยปกติจะรวมกันเป็นกลุ่มของปฏิกิริยาเคมีและรังสี ซึ่งรวมถึงการสลายตัว (การสลายตัวด้วยรังสี) ของน้ำด้วยการก่อตัวของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และอนุมูลต่าง ๆ ที่เข้าสู่ปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วยตัวถูกละลาย

รังสีกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ - กรดอะมิโน, กรด, แอลกอฮอล์, เอสเทอร์ ฯลฯ รังสีกัมมันตภาพรังสีที่รุนแรงทำให้เกิดการเรืองแสงของหลอดแก้วและผลกระทบอื่น ๆ ในของแข็ง วิธีการตรวจจับและวัดกัมมันตภาพรังสีหลายวิธีขึ้นอยู่กับการศึกษาอันตรกิริยาของรังสีกัมมันตภาพรังสีกับสสาร

เครื่องนับรังสีแบ่งออกเป็นหลายกลุ่มทั้งนี้ขึ้นอยู่กับหลักการทำงาน

เคาน์เตอร์ไอออนไนซ์ การกระทำของพวกเขาขึ้นอยู่กับการเกิดขึ้นของไอออไนซ์หรือการปล่อยก๊าซที่เกิดจากการไอออไนซ์เมื่ออนุภาคกัมมันตภาพรังสีหรือ γ-ควอนตา เข้าสู่ตัวนับ ในบรรดาอุปกรณ์นับสิบที่ใช้ไอออไนเซชัน ห้องไอออไนเซชันและตัวนับไกเกอร์-มุลเลอร์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ทางเคมีและเคมีกัมมันตภาพรังสีถือเป็นเรื่องปกติ

สำหรับห้องปฏิบัติการทางเคมีรังสีและห้องปฏิบัติการอื่น ๆ อุตสาหกรรมจะผลิตหน่วยนับพิเศษ

เคาน์เตอร์ประกายไฟ การทำงานของตัวนับเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกระตุ้นอะตอมของสารเรืองแสงวาบโดย γ-ควอนตา หรืออนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่ผ่านตัวนับ อะตอมที่ตื่นเต้นที่ผ่านเข้าสู่สภาวะปกติให้แสงวาบ

ในช่วงเริ่มต้นของการศึกษากระบวนการนิวเคลียร์ จำนวนแสงที่ส่องประกายแวววาวมีบทบาทสำคัญ แต่ต่อมาก็ถูกแทนที่ด้วยตัวนับไกเกอร์-มุลเลอร์ที่ก้าวหน้ากว่า ในปัจจุบัน วิธีการเรืองแสงได้กลับมาใช้กันอย่างแพร่หลายอีกครั้งด้วยการใช้โฟโตมัลติพลายเออร์

เคาน์เตอร์ Cherenkov การกระทำของตัวนับเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการใช้เอฟเฟกต์ Cherenkov ซึ่งประกอบด้วยการปล่อยแสงเมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ในสารโปร่งใสหากความเร็วของอนุภาคเกินความเร็วแสงในตัวกลางนี้ แน่นอนว่าข้อเท็จจริงของความเร็วยิ่งยวดของอนุภาคในตัวกลางที่กำหนดนั้นไม่ขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ เนื่องจากความเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ จะน้อยกว่าในสุญญากาศเสมอ ความเร็วของอนุภาคในสสารสามารถมากกว่าความเร็วแสงในสสารนี้ แต่ยังคงน้อยกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ เครื่องนับ Cherenkov ใช้สำหรับงานวิจัยเกี่ยวกับอนุภาคที่เร็วมาก สำหรับการวิจัยในอวกาศ ฯลฯ เนื่องจากสามารถใช้เพื่อระบุลักษณะสำคัญอื่นๆ ของอนุภาค (พลังงาน ทิศทางการเคลื่อนที่ ฯลฯ)

1.4 การจำแนกประเภทของแหล่งกำเนิดรังสีและ

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี

แหล่งที่มาของรังสีกัมมันตภาพรังสีแบ่งออกเป็นแบบปิดและแบบเปิด ปิด - ต้องปิดผนึก เปิด - แหล่งกำเนิดรังสีที่รั่วไหลใดๆ ที่สามารถก่อให้เกิดการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีในอากาศ อุปกรณ์ พื้นผิวโต๊ะ ผนัง ฯลฯ

เมื่อทำงานกับแหล่งกำเนิดที่ปิดสนิท ข้อควรระวังที่จำเป็นจะจำกัดอยู่ที่การป้องกันรังสีจากภายนอก

แหล่งกำเนิดรังสีแบบปิดผนึกที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงกว่า 0.2 g-eq ควรวางเรเดียมไว้ในอุปกรณ์ป้องกันที่มีรีโมทคอนโทรล และติดตั้งในห้องที่มีอุปกรณ์พิเศษ

คำอธิบายสั้น

ภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมในการทำงานกับการเตรียมสารกัมมันตภาพรังสีเกิดจากคุณสมบัติที่เป็นพิษของรังสีกัมมันตภาพรังสีซึ่งไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาของร่างกายในทันทีและทำให้การใช้มาตรการที่จำเป็นทันเวลาซับซ้อนขึ้น สิ่งนี้ตอกย้ำความจำเป็นในการปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยอย่างเข้มงวดเมื่อทำงานกับการเตรียมสารกัมมันตภาพรังสี ในกรณีที่จำเป็น การทำงานกับสารกัมมันตภาพรังสีจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของสิ่งที่เรียกว่าหุ่นยนต์ในห้องพิเศษ ในขณะที่นักวิเคราะห์เองยังคงอยู่ในอีกห้องหนึ่ง ซึ่งได้รับการปกป้องอย่างน่าเชื่อถือจากการกระทำของรังสีกัมมันตภาพรังสี

เนื้อหา

บทนำ 3
1 กัมมันตภาพรังสี5
1.1 ประเภทของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและการแผ่รังสี5
1.2 กฎการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี7
1.3 อันตรกิริยาของรังสีกัมมันตภาพรังสีกับสสารและตัวนับ
รังสี 8
1.4 การจำแนกแหล่งกำเนิดรังสีและไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 10
2 วิธีวิเคราะห์ตามการวัดกัมมันตภาพรังสี 12
2.1 การใช้กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติในการวิเคราะห์ 12
2.2 การวิเคราะห์การเปิดใช้งาน 12
2.3 วิธีเจือจางไอโซโทป14
2.4 การไทเทรตแบบเรดิโอเมตริก14
3การใช้กัมมันตภาพรังสี18
3.1 การประยุกต์ใช้สารติดตามกัมมันตภาพรังสีในเคมีวิเคราะห์ 18
3.2 การใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 22
บทสรุป 25
รายชื่อแหล่งที่ใช้26