Радиоактивность и радиоактивные изотопы (радионуклеотиды)
Радиоактивность и радиоактивные изотопы (радионуклиды).
Радиоактивный изотоп (radioactive isotope, radioisotope) [лат. radia(tio) — излучение и activus — действенный; греч. isos — равный, одинаковый, подобный и topos — место] — неустойчивый изотоп химического элемента, превращающийся в изотоп другого элемента, т. е. радиоактивные изотопы являются ррадионуклидами.
Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые удерживаются силами ядерного взаимодействия. Атомный номер отражает число протонов в ядре и постоянен для каждого элемента и всех его изотопов. Массовое число равно сумме протонов и нейтронов, именно на это число мы ссылаемся в данном разделе, за исключением специально оговоренных случаев. У большинства элементов на Земле ядра устойчивые. При неустойчивом соотношении протонов и нейтронов образуются радиоактивные элементы. Каждому радиоактивному изотопу присущи такие особые характеристики распада, как Т1/2 и радиоактивное излучение.
T1/2 (период полураспада) - это время, в течение которого происходит распад половины радиоактивных атомов. Большинство радиоактивных изотопов быстро распадаются, поэтому в природе не существуют. Однако есть и исключения, например 40К с Т1/2, равным 1,26x10 в 9-ой степени лет, составляет 0,1% калия в человеческом организме. К другим существующим в природе радиоактивным элементам относятся радий, торий, свинец, углерод. Все элементы с атомной массой выше, чем у висмута (209Bi), также являются радиоактивными. У трансурановых элементов Т1/2 может составлять десятки тысяч лет.
Большая часть радиоактивных изотопов, используемых в медицине, искусственно создается на реакторах или циклотроне. Например, 131I с Т1/2, равным 8 сут, испускает гамма-лучи с энергией 364 кэВ , а также несколько Р-частиц , максимальная энергия одной из которых составляет до 606 кэВ. Радиоактивное излучение можно регистрировать на расстоянии, а следовательно, 131I можно использовать для изучения функционального состояния щитовидной железы.
Виды радиоактивного излучения.
Гамма-излучение : электромагнитное (фотонное) излучение, способное проникать в ткани человека на глубину 1 м и более.
Бета-излучение : корпускулярное излучение потока отрицательно заряженных электронов. Поток электронов может проникать в ткани на глубину от нескольких миллиметров до 1 см.
Позитроны : корпускулярное излучение потока положительно заряженных частиц, равных по массе электронам. Позитроны проникают в ткани на глубину до нескольких миллиметров, при столкновении позитрона с электроном в тканях они уничтожаются, образуя аннигиляционное излучение.
Аннигиляционное излучение - рентгеновское излучение, когда два вылетающих в противоположных направлениях гамма-кванта с энергией по 511 кэВ , образующиеся при взаимодействии электронов и позитронов.
Альфа-частицы : корпускулярное излучение: альфа-частицы (ядра атома гелия, состоящего из двух нейтронов и двух протонов), способные распространяться в тканях на глубину 10-20 клеток.
Рентгеновское излучение : электромагнитное излучение, образующееся при переходе электронов между орбитами внутри ядра.
Электроны Оже : электроны низкой энергии, испускаемые с одной из внешних оболочек и способные проникать в ткани на глубину всего лишь несколько микрон.
Применение. Гамма-излучение , и в частности аннигиляционное излучение , нашли применение в лучевой диагностике. Частицы с более коротким пробегом, например бета3-частицы и электроны Оже , используются в лечебных целях.
Единицы измерения радиоактивности:
- Беккерель (Бк) , названный так в честь открывшего радиоактивность Анри Беккереля, равен 1 распаду в секунду; 37 МБк соответствуют 1 мКи.
- Кюри (Ки) . 1 Ки отражает радиоактивность препарата, эквивалентную радиоактивности 1 г радия, или 3,7x10 в 10-ой степени распадов в секунду. Диагностические дозы составляют от 1 мКи (37 МБк) до 30 мКи (1,11 ГБк).
Количественные характеристики поглощенного ионизирующего излучения:
- Рад . При воздействии радиоактивного излучения на ткани часть энергии поглощается. Один рад соответствует поглощению 1 эрг энергии 1 г ткани.
- Грэй (Гр) . Используется в современной классификации вместо рад; 1 Гр равен 100 рад.
- Бэр , или биологический эквивалент рентгена. Понятие было введено для сравнения выраженности биологических эффектов различных видов облучения, так как не все виды излучения вызывают в равных поглощенных дозах одинаковые биологические эффекты. Для рентгеновских и гамма-лучей доза в рад соответствует дозе в бэр. Для более крупных частиц (например, альфа-частиц ) доза в бэр соответствует дозе в рад, умноженной на коэффициент качества. Для альфа-частиц коэффициент качества равен 20, то есть при одинаковых дозах в рад доза в бэр для альфа-частиц будет в 20 раз больше по сравнению с гамма-лучами.
- Зиверт (Зв) : 1 Зв равен 100 бэр.
Смотрите также:
