Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада. Активность.
Радиоактивный распад – статистическое явление. Невозможно предсказать, когда распадется данное нестабильное ядро, можно лишь сделать некоторые суждения о данном событии.
Число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону.
Где
– постоянная распада,
– исходное число радиоактивных ядер.
На практике вместо постоянной распада чаще используют другую характеристику – период полураспада T. Это время, в течение которого распадется половина радиоактивных ядер.
Скорость распада, называемая активностью, является существенной характеристикой, т.к. определяет время полураспада и полного распада вещества. Активность препарата тем больше, чем больше радиоактивность ядер и чем меньше их период полураспада.
Характеристики взаимодействия корпускулярного ионизирующего излучения с веществом: линейная плотность ионизации; линейная тормозная способность вещества; средний линейный пробег частицы. Взаимодействие гамма-излучения с веществом. Ослабление потока гамма-излучения веществом. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм.
Заряженные частицы и гамма-фотоны, распространяясь в веществе, взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате чего изменяется состояние как вещества, так и частиц.
Взаимодействие частицы с веществом количественно оценивается линейной плотностью ионизации, линейной тормозной способностью вещества и средним линейным пробегом частицы.
Под линейной плотностью ионизации ( ) понимают отношение числа ионов одного знака, образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути, к этому пути.
Линейной тормозной способностью ( ) называют отношение энергии, теряемой заряженной частицей на прохождении пути в веществе, к этому пути.
Средним
линейным пробегом
заряженной ионизирующей частицы является
среднее значение расстояния между
началом и концом пробега в данном
веществе.
Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическими и магнитными полями, характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:
Фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается ядром атома, и с внешней оболочки атома вылетает электрон.
Комптоновское рассеяние (Комптон-эффект)- гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии.
Эффект образования пар — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон.
Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.
Ослабление гамма-излучения в веществе описывают экспоненциальным законом, который выполняется приближенно, особенно при больших энергиях.
Где
– потом гамма-излучения в вещества,
– падающий поток излучения,
– линейный коэффициент ослабления.
Рассматривая первичные физико-химические процессы в организме при действии ионизирующих излучений, следует учитывать две принципиально разные возможности взаимодействия: с молекулами воды и с молекулами органического вещества.
Под действием ионизирующего излучения в организме происходят химические превращения вещества, получившие название радиолиза.
Значительные биологические нарушения вызывают ничтожно малое количество поглощаемой энергии излучения. Это передается через генетический аппарат клеток. Для биологического действия специфичен латентный период. Наиболее чувствительным к излучению является ядро клетки. При облучении прежде всего повреждаются растущие ткани.
В медицине используется в диагностическом (фармацевтическом, исследовательском) виде и как лечение.