Вопросы для контроля результатов усвоения

1.Опишите механизм возникновения спонтанного и индуцированного излучения атомов.

2.Укажите основные свойства индуцированного излучения. Какое состояние называется инверсной населенностью?

3.Опишите устройство и принцип действия газового лазера.

4.Как создается инверсная населенность атомов в гелий-неоновом лазере? Каково назначение резонатора в газовом лазере?

5.Укажите возможности применения лазеров в медицине.

6.Как с помощью дифракционной решетки определить длину волны света?

7.Как в работе определить размер эритроцита?

Лабораторная работа № 4.16 определение активности радиоактивного препарата

Мотивационная характеристика темы. Радиоактивные препараты находят широкое применение в медицине. Поэтому знание основных законов и параметров, описывающих это физическое явление является необходимым для медицинского работника.

Цель лабораторной работы: измерение активности радиоактивного препарата, определение экспозиционной дозы и определение коэффициента ослабления излучения веществом.

К работе необходимо:

Знать	Уметь
1.Виды радиоактивного распада. 2.Основные характеристики корпускулярного и электромагнитного излучений при радиоактивном распаде. 3.Дозиметрия ионизирующего излучения.	1.Использовать сравнительный метод определения активности радиоактивного препарата. 2.Определять и рассчитывать экспозиционную дозу. 3.Опрделять линейный коэффициент ослабления ионизирующего излучения различными веществами.

Литература:

1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1999, Гл.12, 13.

2.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1987, Гл.12. 13.

3.И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лб.45.

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1.В чем причины неустойчивости ядер некоторых элементов приводящая к их распаду.

2.Охарактеризуйте компоненты радиоактивного излучения и их параметры.

3.Основные типы детекторов ионизирующего излучения и физические принципы их действия.

4.Основные дозиметрические характеристики радиоактивного излучения.

Информационный блок

Радиоактивность - это явление самопроизвольного превращения одних атомных ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных видов ионизирующих излучений ( -,  - и - и некоторых элементарных частиц).

Радиоактивный распад ядер является статистическим процессом. Величина, пропорциональная вероятности распада одного ядра, называется постоянной распада и обозначается ,. Она различна для различных изотопов.

Пусть имеется N ядер радиоактивного изотопа с постоянной распада . Если за время dt распадается dN ядер. Тогда

dN=-KNdt (1)

(минус указывает на убывание числа ядер). Преобразуем (1):

Проинтегрируем это выражение, учитывая, что в момент времени t=0 число ядер N=N₀:

, ,

(2)

Формула (2) выражает основной з кон радиоактивного распада Промежуток времени, за который число радиоактивных ядер уменьшается в два раза, называется периодом полураспада T_1/2. Так как N₀/N = 2,

то

T_1/2 = ln 2 (3)

Активность препарата

(4)

где N — число распадов ядер; t — время, в течение которого шел распад.

Ионизирующее излучение оказывает специфическое воздействие на биологические объекты. Его физическое воздействие на ткани живого организма заключается в процессах возбуждения и ионизации атомов и молекул. При этом разрываются химические связи молекул и сами молекулы распадаются на составные химические радикалы. Такие изменения вызывают нарушения в нормальной жизнедеятельности клетки и могут привести к ее гибели. Биологический эффект воздействия зависит от вида ионизирующего излучения, дозы облучения, времени воздействия, размеров облучаемой поверхности и индивидуальной чувствительности организма.

Любые виды ионизирующих излучений являются опасными для организма. Длительное воздействие облучения в значительных дозах может привести к тяжелым последствиям. Наиболее чувствительными к поражению являются кровь и клетки кроветворных органов. Поэтому первым признаком лучевого поражения является изменение состава крови. При облучении нарушается способность клетки к делению, вследствие чего сильнее поражаются растущие организмы.

Альфа-излучение радиоактивных изотопов обладает малой проникающей способностью. Потоки -частиц при внешнем облучении не представляют опасности для человека, так как они полностью задерживаются тканью одежды, а при попадании на открытые участки тела поглощаются ороговевшим слоем кожи. Однако при попадании -радиоактивных веществ внутрь организма излучение оказывает губительное действие на клетки. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью и может представлять опасность и при внешнем облучении.

Работа с любыми источниками радиоактивного излучения требует принятия мер для защиты человека от его воздействия. Для выбора необходимых способов и средств защиты следует знать дозы ионизирующих облучений, а также активность радиоактивных препаратов. Для определения доз применяются дозиметрические устройства - дозиметры. Активность радиоактивных изотопов измеряют радиометрами.

Атмосферный воздух обладает естественной радиоактивностью, которая обусловлена в основном наличием в нем радона и продуктов его распада. Радон - инертный газ, являющийся продуктом распада радия, содержащегося в почве. Количество радона в воздухе определяется содержанием радия в почве и условиями выхода радона из почвы. Продуктами распада радона являются изотопыи др.

Описание установки

Д

Рис.1

ля снятия кривой распада в работе применяется радиометр, который состоит из двух основных частей: газоразрядного счетчика и регистрирующего устройства (Рис.1). Регистрирующее устройство представляет собой пересчетный прибор, который с помощью индикаторов, выполненных на специальных лампах - декатронах, может регистрировать импульсы тока и напряжения. Такая установка позволяет регистрировать до 15 тыс. имп/с.

Следует отметить, что установка фиксирует только часть испускаемого исследуемым препаратом излучения, так как регистрируется только та часть -частиц и -квантов, которая испускается препаратом в сторону-счетчика. Кроме того, эффективность счета зависит от ряда других факторов: разрешающей способности счетчика, энергии излучения и др. Поэтому для практического определения истинной активности препарата необходимо предварительно найти эффективность счета установки с помощью эталона с известной активностью, т. е. какой процент испускаемых эталоном частиц фиксируется установкой.

Для проверки работы пересчетного устройства в установке имеется возможность подавать на его вход импульсы от сети переменного тока. Такой режим работы осуществляется при нажатии кнопки «Проверка» на передней панели радиометра.

Измерение активности препаратов относительным методом.

Сущность относительного метода состоит в сравнении количества импульсов п_х, зарегистрированных прибором от препарата неизвестной активности А_х. с количеством импульсов Пэт, зарегистрированных от эталонного препарата с активностью А_эт. Исходя из приближенной пропорциональности скорости счета и активности, неизвестную активность определяют по формуле

при этом в скорость счета вносится поправка только на фон и не учитывается разрешающая способность установки. При этих условиях

(5)

где n_ф – число импульсов естественного фона окружающей среды за заданное время.