Otázka: Radioaktivní přeměna a její zákony
Předmět: Biofyzika
Přidal(a): BobanCreed
Radioaktivní přeměna
– přirozená x umělá
– pravděpodobnostní charakter
– vzniká vždy ionizující záření (jaderné)
– nabité částice ionizují přímo, neutrální nepřímo
– přeměna gama
– vyzáření kvanta elektromagnetického záření
– jádro musí mít nadbytek energie (po emisi jiného záření, interakci s jinou částicí, …)
– vnitřní konverze záření
– foton záření γ vyrazí elektron a sám zaniká
– elektrony mají velkou energii, ionizují = tzv. Augerovy elektrony
– při deionizaci vzniká charakteristické rentgenové záření
– přeměna beta
– vyzáření nebo záchyt elektronu nebo pozitronu jádrem
– izobarická transformace
– přeměny neutronů a protonů
– n → p + e– + elektronové antineutrino – Z+1, N-1 = β– přeměna
– p → n + e+ + elektronové neutrino – Z-1, N+1 = β+ přeměna
– p + e– → n + elektronové neutrino – Z-1, N+1 = záchyt elektronů
– nautrina
– změna hmotnosti jádra je konstantní
– energie emitovaných β částic není konstantní (spojité spektrum)
– k vyrovnání nepoměru se musí vyzářit i (anti)neutrino
– pozitron obvykle ihned reaguje s elektronem => anihilace + vznik γ-záření
– přeměna alfa
– spontánní emise alfa částice = 42He2+ = jádro helia (2p+2n)
– u jader s A>150
– vysoká hmotnost a rychlost => silný zpětný ráz => jádro samo vyvolává ionizaci
– jaderné štěpení
– přeměna těžkých jader ve dvě dceřiné (štěpné produkty) + emise neutronů + E
– spontánní x vyvolané interakcí s neutrony
– různé produkty s určitou pravděpodobností – často opět radionuklidy => rozpadové řady
Zákony radioaktivní přeměny
– zákon zachování hmoty
– zákon zachování hmotnosti a energie (protože E=mc2)
– nesouhlasí-li hmotnosti výchozích jader a produktů, muselo dojít k přeměně m a E
– zákon zachování elektrického náboje, počtu nukleonů, hybnosti
– zákon radioaktivní přeměny
– popisuje dynamiku přeměny
– Rychlost radioaktivní přeměny jednotlivého radionuklidu je úměrná celkovému počtu nepřeměněných jader přítomných v daném okamžiku ve vzorku.
– dN/dt = Nλ
dN = počet rozpadlých jader za dt
λ = přeměnová konstanta
N = N0 = původní počet jader
– Nt = N0*e-λ t Nt = počet nerozpadlých jader v čase t
– platí pro velké soubory jader
– nezávislá na druhu rozpadu a rychlosti
– aktivita [Bq = s-1] = celkový počet přeměn za jednu sekundu v jednotkovém objemu
– fyzikální poločas přeměny
Tf= čas potřebný k poklesu aktivity na polovinu = přeměna
Tf = ln2/λf
– biologický poločas
Tb = doba potřebná k vyloučení poloviny vzorku z organismu = vylučování
Tb = ln2/λb
λb = poměrná rychlost vylučování
– efektivní poločas
Tef = doba potřebná k poklesu celkové aktivity v organismu na polovinu
– přeměna i vylučování
Tef = 1/Tf+1/Tb λef = efektivní rozpadová konstanta
– radioaktivní rovnováha
– u rozpadových řad
– za jednotku času se přemění stejný počet jader mateřské látky jako produktu
– poločas rozpadu látky je mnohem vyšší
