Podstawy fizyki jądrowej Podwójna natura promieniowania (dualizm korpuskularno-falowy). Jądro atomowe - nukleony: • protony (Z – liczba atomowa) • neu...
8 downloads
27 Views
6MB Size
Podstawy fizyki jądrowej Podwójna natura promieniowania (dualizm korpuskularno-falowy). Jądro atomowe - nukleony: • protony (Z – liczba atomowa) • neutrony (N – liczba neutronów) Liczba masowa:
Jednostka: j.m.a. = 1,65976·10–27 kg = 1/16 masy atomu Izotopy:
np.
lub
lub uran-238.
Stan jądra atomowego – określa stan energetyczny. Przejście między stanami – emisja energii (cząstek, promieniowania). Zmiana stanu energetycznego jądra – przemiana promieniotwórcza.
Przemiany promieniotwórcze Promieniowanie → gdzie
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
∗
→
Przemiany promieniotwórcze Promieniowanie → gdzie
– elektron, ̃ – antyneutrino elektronowe
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Przykład:
∗
,
,
̃
Przemiany promieniotwórcze Promieniowanie → gdzie
∗
– elektron, ̃ – antyneutrino elektronowe
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
̃
Przemiany promieniotwórcze Promieniowanie → gdzie
∗
– elektron, ̃ – antyneutrino elektronowe
Szereg uranowo-radowy
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
̃
Przemiany promieniotwórcze – pozytonowe
Promieniowanie
∗
→ gdzie Przykład:
– pozyton, ,
–neutrino elektronowe.
.
Podstawa tomografii pozytonowej (PET – Positron Emission Tomography): → 2 – duża zdolność penetracji materii (słabe pochłanianie) Wychwyt elektronu
→ →
. ∗
Rozszczepienie ciężkich jąder →
2 .
Promieniowanie rentgenowskie X (towarzyszy promieniowaniu
Przemiany promieniotwórcze Energia promieniowania jądrowego
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Przemiany promieniotwórcze Energia promieniowania jądrowego
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Prawo rozpadu promieniotwórczego , – liczba jąder atomowych radionuklidów w chwili , – początkowa liczba jąder w chwili 0, – stała rozpadu, charakterystyczna dla danego radionuklidu, ≅ 2,72 – podstawa logarytmu naturalnego. Dla
/2,
/
mamy: ln 2 /
.
Aktywność źródła: , gdzie – aktywność początkowa. Jednostki: 1 , 1 Bq (bekerel) = 1 Ra). 1 Ci (kiur) = 3,7·1010 Bq (1 kg
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Wpływ promieniowania na organizmy żywe
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Wpływ promieniowania na organizmy żywe Czynniki wpływu promieniowania jonizującego: wielkość pochłoniętej energii na jednostkę masy, czyli dawka pochłonięta, rozkład dawki w czasie, rodzaj promieniowania, napromienienie całego ciała lub tylko jego części, wielkość napromienionego obszaru ciała, rodzaj narządu lub tkanki, jakie zostały napromienione, rodzaj napromienienia: zewnętrzne czy wewnętrzne, wiek, płeć i stan zdrowia (na ogół mężczyźni są bardziej wrażliwi na promieniowanie niż kobiety, a dzieci i młodzież - bardziej niż dorośli), wrażliwość osobnicza i gatunkowa. Źródło: Monika Szymańska, Biologiczne skutki promieniowania jonizującego, Fundacja Forum Atomowe, Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Warszawa 2013
P. Jaracz „Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka”, Wydawnictwa UW Warszawa 2001
Wpływ promieniowania na organizmy żywe Wartości wagowego czynnika dla różnych tkanek: Tkanka lub narząd
WT
Gonady
0,20
Płuca
0,12
Jelito grube
0,12
Szpik czerwony
0,12
Żołądek
0,12
Wątroba
0,05
Tarczyca
0,05
Przełyk
0,05
Pęcherz moczowy
0,05
Gruczoły sutkowe
0,05
Skóra
0,01
Powierzchnia kości
0,01
Pozostałe
0,05
Całe ciało
1,00
Źródło: UNSCEAR 2000 „Sources and effects of ionizing radiation” Report to the General Assembly, with Scientific Annexes, Vol.1, Annex A, s.56
Wpływ promieniowania na organizmy żywe
Wartości wagowego współczynnika promieniowania Rodzaj i zakres energii promieniowania
wR
Fotony, elektrony i miony wszystkich energii
1
Neutrony, 10keV lub. 20 MeV, protony.2 MeV Neutrony 10-100 keV lub .2-20MeV
5
Neutrony 100 keV-2 MeV,
10
Cząstki, ciężkie jony, fragmenty rozszczepienia wszystkich energii
20
Źródło: UNSCEAR 2000 „Sources and effects of ionizing radiation” Report to the General Assembly, with Scientific Annexes, Vol.1, Annex A, s.56
Wpływ promieniowania na organizmy żywe
Źródło: Monika Szymańska, Biologiczne skutki promieniowania jonizującego, Fundacja Forum Atomowe, Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Warszawa 2013
Wpływ promieniowania na organizmy żywe
Źródło: Monika Szymańska, Biologiczne skutki promieniowania jonizującego, Fundacja Forum Atomowe, Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Warszawa 2013
Magnetyczny rezonans jądrowy
Magnetyczny rezonans jądrowy
Spin jądra: 1 = 0, ½, 1, 3/2, 2, 5/2, … Magneton jądrowy 2
5,05038 10
J/T
Magnetyczny rezonans jądrowy
Magnetyczny rezonans jądrowy
