реферат бесплатно, курсовые работы
 
Главная | Карта сайта
реферат бесплатно, курсовые работы
РАЗДЕЛЫ

реферат бесплатно, курсовые работы
ПАРТНЕРЫ

реферат бесплатно, курсовые работы
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

реферат бесплатно, курсовые работы
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Радиология. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.

Радиология. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.

1. Строение атома. Планетарная модель атома. Изотопы.

Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака

отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, -

положительно заряженные частицы, и нейтроны - частицы не имеющие заряда.

Общее их название - нуклоны. В любом атоме число протонов в ядре равно

числу орбитальных электронов, и атом в целом электронейтрален.

Взаиморасположение ядра и электронов, соотношение их масс и размеров

удобно рассматривать исходя из предложенной Э. Резерфордом и Н. Бором

«планетарной модели атома», основанной на некоторой аналогии в строении

Солнечной системы и атома, т. е. микро- и макромира. Уточнение Н. Бора

касается того, что электроны могут находиться в атоме только на

определенных стационарных орбитах, а переход электрона с одной орбиты на

другую сопровождается испусканием энергии (в строго определенных

пропорциях - квантах).

Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое число

протонов, но разное число нейтронов, называют изотопами. Другими словами,

изотопы - это атомы, имеющие одинаковый атомный номер (и, следовательно,

заряд ядра), но разное массовое число. Число известных атомов у каждого

элемента сильно варьируется. Оно меняется от трех у водорода до 27 - у

полония. Химические свойства всех изотопов одного элемента практически

одинаковы.

Изотопы принято обозначать в виде: ^M[z]X, где Х - символ химического

элемента, М - массовое число, а Z - атомный номер элемента или заряд ядра.

Поскольку кажды химический элемент имеет свой постоянный атомный номер, то

его обычно опускают и ограничиваются написанием только массового числа,

например, ^3Н, ^14С, ^137Сs и т. д.

Изотопы бывают стабильными, если их ядра устойчивы и не распадаются, и

радиоактивными, если их ядра неустойчивы и подвергаются изменениям,

приводящим в конечном итоге к увеличению стабильности ядра.

Неустойчивые атомные ядра, способные самопроизвольно распадаться,

называются радионуклидами.

В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный, так

и радиоактивный изотоп, в свою очередь самопроизвольно распадающийся.

Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией ядерных

превращений, называются радиоактивными семействами.

По происхождению радионуклиды разделяют на естественные и искусственные

(или техногенные), появившиеся на Земле в результате деятельности

человека.

2. Строение атомного ядра. Зарядовое и массовое числа.

Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака

отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, -

положительно заряженные частицы, и нейтроны - частицы не имеющие заряда.

Общее их название - нуклоны. Сумма числа протонов и нейтронов в ядре

составляет массовое число (М).

Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента (Z) и определяет

заряд ядра и положение элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева.

В любом атоме число протонов в ядре равно числу орбитальных электронов, и

атом в целом электронейтрален.

6. Понятие периода полураспада. Кривая распада.

Период полураспада - время, в течении которого распадается половина

исходного количества радиоактивных атомов (Т[1/2]). Так как эта величина

константа, в следующий интервал времени, равный тому же значению Т[1/2],

распадается половина от оставшейся половины атомов, в итоге остается 1/4

часть, затем 1/8, 1/16 и т.д. - соответственно для отрезков времени,

кратных 3, 4, 5 и т.д. значениям Т[1/2]. Нетрудно убедиться, что

1000-кратное ослабление излучения произойдет по истечении времени, равного

10 периодам полураспада. В общей форме записать, что по прошествии n

периодов полураспада кратность ослабления составит 2^n.

Интегральная форма закона радиоактивного распада имеет вид:

N[t] = N[0]·e^-lt + N[0]·e^-0,693t/Т1/2.

Такая зависимость называется экспоненциальной, график ее изображен ниже

(кривая распада).

3. Сравнительная характеристика a-, b-, g-излучений.

Потоки частиц, испускаемые атомом в результате внутриядерных превращений,

называют радиоактивными излучениями, или радиацией.

a - излучение - это поток a-частиц,обладающих массой 4 а. е. и зарядом +2

и представляющих собой ядра атомов гелия (два протона +два нейтрона).

Возникает в результате a-распада, который характер для радиоактивных

изотопов с большими атомными номерами. Схема:

^M[z]X0x01 graphic

0x01 graphic

.

b - излучение - представляет собой поток электронов или позитронов.

Возникает в результате b-распада ядра атома. Если в ядре есть избыток

нейтронов, то один из них распадается с образованием протона, который

остается в ядре, электрона, который испускается в виде b-излучения, и

антинейтрино, не имеющего массы покоя и заряда, но уносящего из ядра часть

энергии. Антинейтрино очень трудно обнаружить, так как оно практически не

взаимодействует с веществом.

Позитрон - античастица электрона - образуется при распаде ядра с избытком

протонов. Такой тип b ^+-распада встречается гораздо реже, чем b^--распад

b^-: е^- ^M[z]X0x01 graphic

. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд -1.

b ^+: е^+ ^M[z]X0x01 graphic

. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд +1.

g-излучение - представляет собой поток фотонов или квантов

электромагнитного излучения. Фотоны могут существовать только в движении.

Их масса покоя равна нулю, но это не значит, что они вообще не имеют

массы. Массу движущего фотона можно рассчитать исходя из его кинетической

энергии Е=mc^2. Так при энергии излучения в 1 МэВ масса фотона составляет

0,001 а. е. м. Фотон носитель электромагнитного излучения - является в

одинаковой мере и квантом энергии, проявляющим волновые свойства, и

частицей.

При наличии в ядре избытка энергии, например, после a- или b-распада,

переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить

путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При

этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,

меняется только энергетическое состояние ядра.

a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую

способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою

энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.

Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<

способность зависит также от энергии излучения: она тем больше, чем больше

энергия излучения.

Степень воздействия излучения на биологические объекты зависти не только

от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по

отношению к облучаемому объекту находится радионуклид. Различают внешнее

облучение, если источник излучения находится вне облучаемого объекта, и

внутреннее облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта.

Сравнительная степень опасности излучений различных видов при внешнем и

внутреннем облучении a< b<

4. Сравнительная оценка опасности излучений разных видов при внутреннем и

внешнем облучении.

a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую

способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою

энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.

Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<

способность зависит также от энергии излучения: она тем больше, чем больше

энергия излучения.

Степень воздействия излучения на биологические объекты зависти не только

от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по

отношению к облучаемому объету находится радионуклид. Различают внешнее

облучение, если источник излучения находится вне облучаемого объекта, и

внутреннее облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта.

Сравнительная степень опасности излучений различных видов при внешнем и

внутреннем облучении a< b<

Для защиты от бета-излучения оргстекло и свинец.

5. Радиоактивность, радиоактивный распад. Единицы измерения активности.

Радиоактивностью называют явление самопроизвольного превращения ядра

атома, сопровождающееся испусканием частиц и (или) электромагнитного

излучения. Это изменение происходит внутри атомного ядра.

Радиоактивный распад - самопроизвольное превращение атомного ядра,

приводящее к испусканию субатомных частиц (элементарных частиц или

фрагментов исходного ядра).

В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный, так

и радиоактивный изотоп, в свою очередь самопроизвольно распадающийся.

Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией ядерных

превращений, называются радиоактивными семействами.

Активность (А) - это усредненное число распадов в единицу времени.

Единицы измерения активности: 1 Бк(Беккерель)= 1 распал/с; 1 Ки(Кюри)=

3,7*10^10 распад/с

7. Типы радиоактивного распада.

a-распада, который характер для радиоактивных изотопов с большими атомными

номерами (U, Th, Ra, Rn). Схема:

^M[z]X0x01 graphic

0x01 graphic

.

Испускание a-частицы приводит к образованию нового химического элемента у

которого заряд ядра меньше на 2 единицы и массовое число меньше на 4

единицы, чем у исходного элемента.

b-распада ядра атома. Бывает у легких и тяжелых элементов. Известен в трех

видах - b^-, b ^+ и электронный захват. Если в ядре есть избыток

нейтронов, то один из них распадается с образованием протона, который

остается в ядре, электрона, который испускается в виде b-излучения, и

антинейтрино, не имеющего массы покоя и заряда, но уносящего из ядра часть

энергии. Антинейтрино очень трудно обнаружить, так как оно практически не

взаимодействует с веществом.

Позитрон - античастица электрона - образуется при распаде ядра с избытком

протонов. Такой тип b ^+-распада встречается гораздо реже, чем b^--распад

b^-: е^- ^M[z]X0x01 graphic

. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд -1.

b ^+: е^+ ^M[z]X0x01 graphic

. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд +1.

Электронный захват (ЭЗ) - внутриядерное превращение начинается с захвата

ядром одного из орбитальных электронов - из ближайшей к ядру К-оболочки.

Электрон «проваливается» в ядро, и один из протонов преобразуется в

нейтрон с одновременным испусканием нейтрино. Образовавшаяся вакансия в

К-оболочке сразу же заполняется электроном с L-оболочки, что

сопровождается характеристическим рентгеновским излучением.

Изомерный переход. Тип радиоактивного распада, связанный с

гамма-излучением

При наличии в ядре избытка энергии, например, после a- или b-распада,

переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить

путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При

этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,

меняется только энергетическое состояние ядра.

Внутренняя конверсия. Энергия возбуждения не обязательно испускается с

фотоном, в некоторых случаях она может передаваться одному из орбитальных

электронов. Испускаемый конверсионный электрон будет иметь меньшую

энергию, чем фотон, на величину энергии связи электрона на орбите. Далее

по принципу ЭЗ.

Осколочное деление тяжелых ядер. Образуются искусственные радионуклиды.

Самые тяжелые из известных ядер кроме распада по a-типу могут

самопроизвольно расщепляться на 2 крупных фрагмента, называемых осколками

деления, с одновременным выделением 2-3 нейтронов и большого количества

энергии. Также расщепление может спровоцировать облучение нейтронами.

Первичные осколки деления обычно имеют избыток нейтронов, отчего

претерпевают несколько последовательных b-распадов, образуя цепочки

вторичных продуктов. Первичные и вторичные продукты осколочного деления

вместе с некоторым числом продуктов нейтронной активации в сумме дают

широкий набор радионуклидов.

8. Принцип работы счетчика Гейгера.

Счетчик Гейгера-Мюллера представляет собой герметичную емкость,

заполненную газом, разряженным до 10^2-10^3 гПА. Внутри емкости находятся

2 электрода: положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод.

Анод выполнен в виде металлической нити, расположенной в центре счетчика.

Катод в виде металлического цилиндра размещен, как правило, вокруг анода.

В качестве газовой среды часто используют инертные газы, например, аргон.

На электродах при помощи источника постоянного тока создается напряжение

U[1] = 300-2000В.

Частица высокой энергии при попадании в газовую среду вызывает ионизацию

газа, т.е. образование пар: электрон - положительно заряженная частица,

ион. Образовавшиеся электроны, ускоряясь электрическим полем, приобретает

энергию, достаточную для вторичной ионизации атомов газа - соответствующим

количеством положительных ионов.

Образование электронов и ионов происходит по типу цепной реакции. В

результате формируется лавина электронов. Электроны устремляются к

положительно заряженному аноду, собираются на аноде и вызывают падение

напряжения U[1]-U[2], которое фиксируется регистрирующим устройством в

виде импульса. Через промежуток времени положительный потенциал на аноде

восстанавливается источником тока. В этот период, называемый мертвым

временем, счетчик не реагирует на ионизирующее излучение. В связи с этим

при большой плотности потока частиц значительное количество из не

регистрируется, и возникает необходимость вводить поправку. Поэтому обычно

счетчики Гейгера-Мюллера используются для регистрации небольшой плотности

потока частиц высокой энергии. (бета-активных радионуклидов).

9. Проникающая способность ионизирующей радиации.

a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую

способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою

энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.

Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<

способность зависит также от энергии излучения: она тем больше, чем больше

энергия излучения.

Степень воздействия излучения на биологические объекты зависит не только

от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по

отношению к излучаемому объекту находится радионуклид. Различают внешнее

облучение, если источник находится вне облучаемого объекта и внутреннее

облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта..

10. Понятие эффективности счета. Расчет абсолютной активности.

Эффективность счета - величина, которая показывает, какая часть активности

препарата регистрируется радиометром.

0x01 graphic

Эффективность счета может изменяться в долях единицы или процентах.

Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых

следующие.

1. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются

по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые

движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет

какая часть пространства используется счетчиком для регистрации

излучения);

2. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика;

3. обратное рассеяние от подножки препарата;

4. самопоглощение излучения в препарате;

5. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные

виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в

основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе

сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее

устройство смогло его зафиксировать);

6. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему

радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем

одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе;

например

0x01 graphic

Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При

относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов

(имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки).

Активность можно рассчитать, зная эффективность препарата в конкретных

условиях измерения.

Более простой и широко распространенный на практике подход - определение

абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном - скорость

счета изучаемого препарата сопоставляют со скоростью счета эталонного

образца.

Эталон (или стандарт) - это препарат, у которого известна абсолютная

активность. Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных

условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного

вещества.

Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только

тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т. е.

* препараты содержат один и тот же изотоп;

* препараты имеют одинаковую форму и размеры;

* препараты одинаково расположены относительно счетчика;

* радиоактивное вещество равномерно распределено по всему объему

препаратов;

* препараты высушены до постоянного веса;

* используются подножки из одного материала и равной толщины;

* измерения проводятся на одном и том же приборе;

* измерения проводятся по возможности с одинаковой точностью.

* В данных условиях эффективность счета обоих препаратов одинакова, и

верным будет соотношение:

0x01 graphic

Исходя из этого, активность препарата можно рассчитать по формуле:

0x01 graphic

11. Факторы влияющие на эффективность измерения радиоактивности.

Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых

следующие.

7. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются

по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые

движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет

какая часть пространства используется счетчиком для регистрации

излучения);

8. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика;

9. обратное рассеяние от подножки препарата;

10. самопоглощение излучения в препарате;

11. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные

виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в

основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе

сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее

устройство смогло его зафиксировать);

12. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему

радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем

одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе;

например

0x01 graphic

12. Методы обнаружения и измерения ионизирующей радиации.

Измерение радиоактивности осуществляется посредством регистрации

излучения, испускаемого радиоактивными атомами. В основе свех существующих

в настоящее время методов измерения радиоактивности лежат явления

взаимодействия излучений с веществом - возбуждение и ионизация. Условно

методы и соответствующие детекторы регистрации можно разделить на 3

группы:

1. Химические

2. Ионизационные

3. Оптические.

Прибор, состоящий из детектора (счетчика) излучения, блока высокого

напряжения, таймера (электронного секундомера) и регистрирующего

устройства, называется радиометром. Радиометр при фиксированном времени

измерения (t) регистрирует количество импульсов напряжения (n). В

результате можно рассчитать скорость счета (N=n/t) - количество импульсов

в единицу времени.

Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае, если образец

отсутствует. Эта величина - фон счетчика (N[ф]). Источником его являются

космическое излучение и излучение отдельных рассеянных в окружающей среде

естественных радиоактивных нуклидов. Для снижения фона счетчика используют

свинцовые домики. При измерении скорости счета образца (препарата)

скорость счета фона всегда вычитают.

В основу химических методов положена способность излучений инициировать

химические реакции атомов и молекул при их возбуждении и ионизации.

Химическими детекторами могут быть газообразные, твердые и жидкие

вещества. Применяются редко, исключение фотографический метод.

Ионизационные методы основаны на использовании явления прохождения

электрического тока через газы и твердые полупроводники. Реализация

ионизационных методов осуществляется различными приборами: электроскопом,

ионизационной камерой, пропорциональным счетчиком, счетчиком

Гейгера-Мюллера, полупроводниковыми детекторами.

Оптический метод основан на регистрации сцинтилляции (свечения) довольно

интенсивных вспышек света в некоторых кристаллах при прохождении через них

частиц высокой энергии.

14.Гамма-спектрометрия, ее использование

Спектрометрический метод идентификации радионуклидов основан на анализе

энергетического спектра изучаемого образца. Удобный, быстрый и наиболее

эффективный метод идентификации радионуклидного состава для

гамма-излучателей (так как в отличие от бета излучения, которое имеет

сплошной спектр, гама-излучение имеет дискретный спектр, который можно

анализировать при помощи эталонов). Если энергия радионуклидов

различается, то современная аппаратура позволяет обнаружить до 6

элементов, находящихся в 1 образце. Приборы при помощи которых получают

энергетические спектры называют спектрометрами. По спектрам эталонных

источников излучения проводится идентификация радионуклидов. Можно не

проводить предварительную пробоподготовку. Метод точен, прост, не требует

больших затрат времени.

13. Абсолютная и относительная активность. Использование эталонов для

абсолютных измерений.

Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При

относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов

(имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки).

Страницы: 1, 2, 3


реферат бесплатно, курсовые работы
НОВОСТИ реферат бесплатно, курсовые работы
реферат бесплатно, курсовые работы
ВХОД реферат бесплатно, курсовые работы
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

реферат бесплатно, курсовые работы    
реферат бесплатно, курсовые работы
ТЕГИ реферат бесплатно, курсовые работы

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.