рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Основы ядерной физики. Понятия ядерной медицины

Основы ядерной физики. Понятия ядерной медицины - Лабораторная Работа, раздел Философия, Медицинская и биологическая физика 1. Общие Сведения Об Атомных Ядрах. Изотопы. 2. Искусственная Радиоа...

1. Общие сведения об атомных ядрах. Изотопы.

2. Искусственная радиоактивность

3. Природа радиоактивного излучения. Альфа-, бета- и гамм-лучи.

4. Законы радиоактивного распада.

5. Биологическое действие радиационного излучения на организм.

6. Радиоизотопная диагностика.

 

1.Все атомные ядра состоят из двух видов частиц: протонов и нейтронов. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона (Кл) и массу покоя mp=1.673кг. Нейтрон не имеет заряда, его масса несколько больше массы протона:кг.Массу ядер и элементарных частиц обычно выражают в атомных единицах массы (а.е.м.).За атомную единицу массы принята 1/12 массы изотопа углерода С12, 1 а.е.м.=1,66кг

Заряд атомного ядра любого химического элемента, выраженный в элементарных зарядах, равен атомному номеру Z этого элемента, следовательно, число протонов Np=Z.

Практически вся масса атома сосредоточена в ядре. Сумма масс протонов и нейтронов равна массовому числу атома в а.е.м.

Np+Nn=A или Z+ Nn=A

Тогда число нейтронов в атомном ядре равно

Nn= A- Z

Атомные ядра химических элементов обозначаются символом , где Х-символ элемента, А-массовое число , Z-атомный номер.

Атомы, ядра которых состоят из одинакового числа протонов, но из различного числа нейтронов, называются изотопами. Все изотопы одного химического элемента имеют одинаковое строение электронных оболочек. Поэтому у изотопов данного элемента одинаковы, как химические свойства, так и те физические свойства, которые обусловлены главным образом структурой электронной оболочки. Физические свойства, обусловленные структурой ядра, заметно различаются.

Устойчивость атомных ядер обеспечивается краткодействующими ядерными силами притяжения. Ядерные силы исключительно велики: они значительно превышают кулоновские силы отталкивания, действующие между протонами, расположенными близко друг от друга. Ядерные силы проявляются на очень малых расстояниях ~10-13см. При незначительном увеличении расстояния между нуклонами ядерные силы уменьшаются до нуля и кулоновские силы разъединяют протоны (разрушают ядро).

Самыми устойчивыми являются ядра легких элементов, состоящие из приблизительно одинакового числа протонов и нейтронов. У тяжелых элементов, ядра которых состоят из большого числа нуклонов, ядерные силы уже не обеспечивают устойчивости ядра. Такие ядра могут самопроизвольно распадаться, превращаясь в ядра легких элементов. Это явление носит название естественной радиоактивности.

 

2.Изучение естественной радиоактивности показало, что превращение одного химического элемента в другой обусловлено внутриядерными процессами, т.е. изменениями, происходящими внутри атомных ядер. В связи с этим были предприняты попытки искусственного превращения одних химических элементов в другие путем воздействия на атомные ядра. Первая ядерная реакция была осуществлена Э.Резерфордом в 1919г. Облучая - частицами азот, он получил изотоп кислорода и протон:

В 1932 г. Дж.Чедвик в одной из ядерных реакций открыл нейтрон:

Открытие нейтрона сыграло роль в атомной физике. Имея ту же массу, что и протон, но, не обладая электрическим зарядом, нейтрон легко проникал в атомном ядре, вызывая реакции.

 

3.По своему составу радиоактивное излучение является сложным: в него входят три различных вида излучения, получивших название -лучей, -лучей и -лучей.

-лучи представляют собой поток атомных ядер , называемых -частицами. Они отклоняются электрическим и магнитным полями. Они вылетают из ядер радиоактивных элементов со скоростями от 14000 до 20000км/с.

Путь, проходимый -частицей в веществе (до остановки),называется ее пробегом, или проникающей способностью, а число пар ионов, создаваемых -частицей на пробеге, называется ее ионизирующей способностью. Пробег -частицы в воздухе составляет 3-9см. -частицы полностью поглощаются, например, слоем алюминия толщиной 0,06мм или слоем биологической ткани толщиной 0,12мм.

-лучи отклоняются электрическим и магнитным полями; они представляют собой поток быстрых электронов, называемых -частицами. Масса их в 7350 раз меньше массы -частицы. Средняя скорость -частиц составляет около 160000км/с. Ионизирующая способность -частиц значительно меньше, а пробег во много раз больше, чем у -частиц. Пробег -частицы достигает в воздухе 40м, в алюминии-2см, в биологической ткани-6см.

-лучи представляют собой поток фотонов высокой частоты. По своим свойствам -лучи во многом подобны характеристическим рентгеновским лучам. Они не отклоняются электрическими и магнитными полями, распространяются со скоростью света. Но в отличие от рентгеновских лучей -лучи испускаются атомным ядром. Ионизирующая способность -лучей невелика. -лучи являются одним из самых проникающих излучений. Наиболее жесткие -лучи проходят через слой свинца толщиной 5см или через слой воздуха толщиной несколько сотен метров, тело человека они пронизывают насквозь.

 

4.Радиоактивное излучение ведет к превращению элементов. При испускании -частицы заряд ядра уменьшается на единицу, а масса практически не изменяется. При этом радиоактивный элемент превращается в другой элемент с атомным номером, на единицу большим и с тем же массовым числом. Иначе говоря, при -распаде элемент смещается в периодической таблице на один номер вправо без изменения массового числа. Символически это смещение записывается так:

При испускании -частицы заряд ядра уменьшается на 2 единицы, а массовое число на 4:

В соответствии с законом радиоактивного распада

,

Где N0 –число атомов элемента в начальный момент времени, N-число атомов того же элемента, оставшихся по истечении времени t,- постоянная распада данного элемента.

Для характеристики быстроты распада радиоактивного элемента вводится понятие периода полураспада. Периодом полураспада Т называется время, в течение которого количество атомов исходного элемента уменьшается вдвое.

Величина , обратно пропорциональная постоянной распада, представляет собой среднее время жизни радиоактивного атома:

Число атомных распадов, совершающихся в радиоактивном элементе за 1 с, называется активностью этого элемента:

Энергия связи - это энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны без сообщения им кинетической энергии.

Масса ядра Мя всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов, взятых в свободном состоянии (состояние покоя) на величину, называемую дефектом массы :

В соответствии с теорией относительности ,

Где с –скорость света, -энергия связи.

Для установления интенсивности радиоактивного образца и количества излучения, поглощенного объектом, используют две единицы: кюри(Ки) и Рад. 1 Ки радиоактивности соответствует 3,7распадов в секунду.

Коэффициент k, показывающий во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения, при одинаковой дозе излучения в тканях, является коэффициентом качества. Он устанавливается опытным путем.

Эквивалентной дозой излучения, характеризующей биологическое действие ионизирующего излучения, называют произведение H=Dk. Она измеряется в Бэрах.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Медицинская и биологическая физика

Ремизов а н медицинская и биологическая физика м г.. блохина м е эссаулова и а и др руководство к лабораторным работам по.. кумыков в к захохов г м физические методы в функциональной диагностике нальчик кбгу..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Основы ядерной физики. Понятия ядерной медицины

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Колебания и волны
Гармонический осциллятор. Колебательные системы в биологии и медицине. Механические волны, их уравнение. Вектор Умова. Ультразвук, его применение в медицине. Эффект Доплера,

Колебательные системы в биологии и медицине
Большинство процессов, анализ которых дает основной объем диагностической информации, имеют колебательный характер. В технике это механические, электромагнитные и др. виды колебаний. В биологии и м

Механические волны
Механической волной называют механические возмущения, распространяющиеся в пространстве и несущие энергию. Уравнение волны выражает зависимость смещения колебательной точки, участвующей в

Ультразвук
Природа и свойства. УЗ-механические колебания и волны с частотой от 20кГц до 1010ГЦ. Распространение УЗ в среде сопровождается его поглощением. Чем больше поглощение УЗ, тем меньш

Эффект Доплера
Его суть заключается в изменении частоты звука, воспринимаемого наблюдателем, вследствие относительного движения источника и приемника звука. Когда звук отражается от движущегося объекта, частота о

Течение и свойства жидкостей
1. Идеальная жидкость. Основные определения. Движение идеальной жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. 2. Движение вязкой жидкости. Уравнение Ньютона. Формула Пуазейля.

Формула Пуазейля
Наибольшей скоростью обладают частицы, движущиеся вдоль оси трубы; самый близкий к трубе слой жидкости неподвижен. Для установления зависимости

Электростатика
1. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Закон Кулона. Электрическое поле и его напряженность. Силовые линии электрического поля. 2. Электрический диполь. Поле диполя. 3

Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал
На всякий заряд в электрическом поле действует сила, которая может перемещать этот заряд. Определить работу А перемещения точечного положительного заряда q из точки О в точку n, совершаемую силами

Контактные явления
1. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта. 2. Термоэлектричество. 3. Термопара, ее использование в медицине. 4. Потенциал покоя. Потенциал действия и его распрост

Электромагнетизм
1. Природа магнетизма. 2. Магнитное взаимодействие токов в вакууме. Закон Ампера. 3. Напряженность магнитного поля. Формула Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. 4. Диа-, пар

Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные вещества. Магнитная проницаемость и магнитная индукция
Все вещества, помещенные в магнитное поле, приобретают магнитные свойства, т.е. намагничиваются и поэтому изменяют внешнее поле. При этом одни вещества ослабляют внешнее поле, а другие усиливают ег

Лекция №6
1. Действие магнитного поля на проводник с током 2. Движение заряженных частиц в электрическом поле. 3. Движение заряженных частиц в магнитном поле. 4. Электромагнитные с

Частица в электрическом поле
Пусть частица массой m и с зарядом e влетает со скоростью v в электрическое поле плоского конденсатора. Длина конденсатора x, напряженность поля равна Е. Смещаясь в электрическом поле вверх, электр

Лекция №7
1. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. 2. Взаимная индукция и самоиндукция. Энергия магнитного поля. 3. Переменный ток. Работа и мощность переменного тока.

Электрические колебания и электромагнитные волны
1. Электромагнитные волны 2. Закрытый колебательный контур.Формула Томсона. 3. Открытый колебательный контур. Электромагнитные волны. 4. Шкала электромагнитных волн. Клас

Эндоскопическая аппаратура и ее применение в клинической практике
Эндоскопия-метод исследования полых органов и полостей тела с помощью специального прибора-эндоскопа, который вводится в организм через естественные отверстия или произведенные под наркозом небольш

Волновые свойства света
1. Интерференция света. 2. Дифракция света. Разрешающая способность оптических приборов. 3. Дифракция от одной щели. Дифракционные спектры. Дифракционная решетка.  

Лекция №11
1. Поляризация света. Закон Малюса. 2. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества.   1. Свет, излучаемый отдельным атомом, представ

Квантовые свойства света. Тепловое излучение тел, его законы
Из всего многообразия электромагнитных излучений, видимых и невидимых человеческим глазом, можно выделить одно, которое присуще всем телам. Это излучение нагретых тел, или тепловое излучение. Оно в

Строение атома
В 1911г. Резерфорд предложил ядерную модель атома, согласно которой весь положительный заряд и почти вся масса (>99,94%) атома сосредоточены в атомном ядре, размер которого ничтожно мал (~10

Дискретность энергетических состояний атома. Постулаты Бора
Линейчатый характер спектров излучения и поглощения атомов свидетельствует о том, что атом может излучать (поглощать) энергию не в любых количествах, а только вполне определенными порциями (квантам

Квантовая теория строения атома водорода
В атоме водорода вокруг ядра (протона), несущего заряд e, движется один электрон. Ядро можно считать неподвижным, поскольку его масса в 1840 раз больше массы электрона; орбиты электрона в первом пр

Рентгеновское излучение, его использование в медицине
1. Природа и свойства рентгеновского излучения. Закон Мозли. Интенсивность Р.И. 2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Эффект Комптона.Закон Бугера. 3. Использова

Использование Р.И. в медицинской практике
3.1. Рентгеновская диагностика Рентгеновская диагностика основана на избирательном поглощении тканями и органами рентгеновского излучения. Рентгеноскопия. При рентгеноскопи

Лазерное излучение, его использование в медицине
1. Оптические квантовые генераторы (ОКГ) 2. Природа и свойства лазерного излучения. 3. Воздействие лазерного излучения на организм. 4. Использование лазера в медицине.

Использование лазера в медицине
Высокоэнергетические лазеры применяются в качестве лазерного скальпеля в онкологии. При этом достигается рациональное иссечение опухоли с минимальным повреждением окружающих тканей, причем операцию

Магнито-резонансные явления, их применение в медицине
1. Расщепление энергетических уровней в магнитном поле. Эффект Зеемана. 2. Резонансные методы исследования вещества. 3. Магнитный резонанс. 4. Электронный парамагнитный р

Магнитный резонанс
Если облучать вещество переменным э/м полем, то при некоторой частоте будет происходить резонансное поглощение энергии э/м поля, которое можно измерить экспериментально. На практике удобнее частоту

Биологическое действие радиационного излучения на организм
Под действием ионизирующих излучений происходят химические превращения вещества, получившие название радиолиза. В процессе воздействия ионизирующего излучения на живой организм образуются возбужден

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги