Радиобелсенділік.
2. Мақсаты: Радиобелсенділіктің физикалық мағынасын түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1. Радиобелсенді ыдыраудың түрлері.
2. Радиобелсенді ыдыраудың негізгі үлгілері.
3. Радиобелсенді ыдыраудың негізгі заңы.
4. Препараттың белсенділігі.
3. Дәріс тезистері:
1. Радиобелсенді ыдыраудың түрлері:Радиобелсенділік деп орнықсыз ядролардың басқа ядро немесе элементар бөлшек бөле отырып, өз бетінше ыдырауын айтады. Радиобелсенділіктің басқа ядролық түрленулерден айырмашылық белгісі бұл үдерістің өз бетінше (спонтанды) болуы.Радиобелсенділікті табиғи және жасанды деген түрлерге бөледі.Табиғи радиобелсенділік табиғатта болатын тұрақсыз ядроларда кездеседі.Ядролардың жасанды радиобелсенділігі деп әр түрлі ядролық реакциялардың жүруінен пайда болатын радиобелсенділікті айтады.Табиғи және жасанды радиобелсенділіктердің арасында ерекше айырмашылық жоқ. Оларға бірдей ортақ заңдылықтар тән болады.2. Радиобелсенді ыдыраудың негізгі үлгілері:2.1 Альфа-ыдырау: өз бетінше ядроныңα-бөлшегін (гели отомының ядросы) шығару арқылы түрленуін айтады.Альфа-ыдыраудың ығысу ережесін ескере отырып жазылған тәсімі (схемасы): мұндағы «X» — аналық ядроның, «Y» — еншілес (дочернной) ядроның белгілері. Уранның ториға айналуы α-ыдыраға мысал бола алады: Еншілес ядроның және α-бөлшегінің тыныштық массасының қосындысы аналық ядроның тыныштық массасынан аз болады.Тыныштық энергиясы да сол сияқты аз болады.Бұл энергиялардың айырмашылығы α-бөлшегінің және еншілес ядроның кинетикалық энергиясына тең болады. α-ыдырау кезінде еншілес ядро тек қалыпты күйде ғана емес қозған күйде де түзіле алады. Себебі олар дискретті мәнге ие болады. Сондықтан сол радиобелсенді заттың әр түрлі ядролардан шыққан α – бөлшегінің энергиясының мәні де дискретті болады.Еншілес ядроның қозған кездегі энергиясы γ-фотоны түрінде бөлінеді. Сондықтан α -ыдырау кезінде γ –сәулесі бірге бөлінеді.Егер еншілес ядро радиобелсенді болса, онда бірнеше тізбекті ауысулар орын алады да, ең соңында ядро тұрақты түрге енеді.2.2 Бета-ыдырау: ядроішілік нейтронның протонға айналуынан болады. Оның түрлері: 2.2.1 Электронды немесе β- — (теріс) ыдырау. Ядродан β –бөлшегі (электрон) ұшып шыққанда болады. β- -бөлшегінің энергиясы «0»-ден «Emax» барлық мүмкін болатын мәндерді қабылдайды және оның спектрі тұтас спектр болады. Бұл ядроның дискретті энергетикалық жағдайына сәйкес келмейді. 1932 жылы Паули ядродан β- -бөлшегімен бірге басқа массасы өте аз, бейтарап бөлшек бөлініп шығады деген болжам жасады. Бұл бөлшек нейтрино деп аталды. Нейтрино — β+-(оң) ыдырауда, ал антинейтрино β- — (теріс) ыдырауда пайда болады. β — ыдырау кезінде бөлінетін энергия, β – бөлшегіне және нейтриноға немесе антинейтриноға бөлінеді. β- — (теріс) ыдыраудың тәсімі: Мұндағы ύ- антинейтрино. β- — (теріс) ыдырауға тритидің гелиге айналуы мысал болады: β- — (теріс) ыдырада электрон ядроішілік нейтронның протонға айналуынан болады:2.2.2 Позитронды немесе β+-(оң) ыдырау. β+-(оң) ыдыраудың тәсімі: мұндағы v — нейтрино, +10β – позитрон, заряды оң, массасы электронның массасына тең бөлшек. β+-(оң) ыдырауға рубидидің криптонға айналуы мысал болады: β+-(оң) ыдырауда электрон ядроішілік протонның нейтронға айналуынан болады: 2.3 Электронды немесе е-басып алу:Радиобелсенділіктің бұл түрі атомның ішкі элктроннының біреуінбасып алуға негізделген. Нәтижесінде ядроның протоны нейтронға айналады:Электрондыбасып алудың тәсімі: Электронды басып алуға бериллидің литиге айналуы мысал болады: Қандай ішкі электрондық қабаттан электронды басып алуына байланысты: K- басып алу, L- басып алу және т.б. түрге бөлінеді.
Электронды басып алу кезінде элктронды қабатта орын босайды, сондықтан радиобелсенділіктің бұл түрінде сипаттаушы рентген сәулесі бөліне жүреді.Рентген сәулесінің арқасында осы әдіс ашылды. β-ыдырауда әр уақытта γ –сәулесі шығады.
3. Радиобелсенді ыдыраудың негізгі заңы:Радиобелсенді ыдырау құбылысын статистикалық заңдылық арқылы сипаттайды. Себебі тұрақсыз ядро қашан, қай уақытта, қандай мөлшерде ыдрайтындығын алдын – ала болжау мүмкін емес, бұл оқиға туралы тек ықтималды түрде жобалап болжам айтуға ғана болады.Көптеген радиобелсенді ядролардың жиыны үшін ыдырамаған ядролар санының уақытқа тәуелділігін көрсететін статистикалық заңды алуға болады.Жеткілікті аз «dt» уақыт аралығында «dN» ядролары ыдырасын.Бұл сан «dt» уақыт аралығына, «N» радиобелсенді ядролардың жалпы санына пропорционал болады:dN = -λ N dt, мұндағы X – ыдырау тұрақтысы. Бұл шама, ыдырау ықтималдылығына пропорционал және әр түрлі радиобелсенді заттар үшін әр түрлі болады.«-» таңбасы ыдырамаған ядролар саны уақыт ішінде азаятындығын (dN < 0) сипаттайды.
Теңдеудің айнымалыларын бөліп, интегралдау керек. Анықталған интегралдың төменгі шегі алғашқы шарттарға: t = 0, N = N0 (мұндағы N0 – радиобелсенді ядролардың бастапқы саны), ал жоғарғы шегі қазіргі: «t» және «N» -ге сәйкес келуі керек.Потенцирлеу арқылы радиобелсенді ыдыраудың негізгі заңы алынады: N = N0e-λt . Бұл заң ыдырамаған радиобелсенді ядролардың саны экспоненциалды заңмен кемитіндігін сипаттайды.4. Препараттың белсенділігі:Радиобелсенді көздермен жұмыс атқарғанда бірлік уақытта препараттан ұшып шығатын γ-фотондарының санын білу аса маңызды.Бұл сан ыдыраудың жылдамдығына байланысты болады. Сондықтан ыдырау жылдамдығын препараттың белсенділігі деп атайды. Ол сол препараттың маңызды сипаттамасы болады: А = dN/dt = λN = λN0 e-λt .Препараттың белсенділігі радиобелсенді ядролар саны көп болған сайын жоғары, ал жартылай ыдырау периоды аз балған сайын төмен болады. Препараттың белсенділігі уақыт ішінде экспоненциалды заңмен кемитінді.
4. Иллюстрациялы материалдар: Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Альфа-ыдыраудың бетта –ыдыраудан айырмашылығы неде?2. Радиобелсенді сәулелер қайда қолданылады?