استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو در پزشکی استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو در دامپزشکی
موسسه آموزشی شهرداری "دبیرستان پوبدینسکایا" منطقه شگارسکی ، منطقه تومسک
گواهینامه دولتی (نهایی) فارغ التحصیلان کلاس های نهم
چکیده در فیزیک
پدیده رادیواکتیویته ارزش آن در علم ، فناوری ، پزشکی
تکمیل شده:دادایف اصلان ، دانش آموز کلاس 9
سرپرست:گاگارینا لیوبوف الکسئونا ، معلم فیزیک
ص پوبدا 2010
1. مقدمه ………………………………………………………… صفحه 1
2. پدیده رادیواکتیویته ……… .. ……………………… ................. صفحه 2
2.1 کشف رادیواکتیویته ………………………… ................ صفحه 2
2.2 منابع تابش ………………………………………… .. صفحه 6
3. به دست آوردن و کاربرد ایزوتوپهای رادیواکتیو …………… .. صفحه 8
3.1 استفاده از ایزوتوپها در پزشکی …………………… ........ صفحه 8
3.2 ایزوتوپهای رادیواکتیو در کشاورزی ……………… صفحه 10
3.3 زمان سنجی تابشی …………………………………… صفحه 11
3.4 کاربرد ایزوتوپهای رادیواکتیو در صنعت ... صفحه 12
3.5 استفاده از ایزوتوپ ها در علم …………………………… ... صفحه 12
4. نتیجه گیری ……………………………………………………… ... صفحه 13
5. ادبیات ……………………………………………………… .. صفحه 14
معرفی
مفهوم اتم ها به عنوان ذرات کوچک تغییر ناپذیر ماده با کشف الکترون و همچنین پدیده پوسیدگی رادیواکتیو طبیعی که توسط فیزیکدان فرانسوی A.Becrel کشف شد ، از بین رفت. ماریا اسکلودوسکا کوری و پیر کوری فیزیکدانان برجسته فرانسوی سهم بسزایی در مطالعه این پدیده داشتند.
رادیواکتیویته طبیعی میلیاردها سال وجود داشته و به معنای واقعی کلمه در همه جا وجود دارد. تشعشع یونیزه مدتها قبل از آغاز حیات بر روی زمین وجود داشته و قبل از خود زمین در فضا وجود داشته است. مواد رادیواکتیو از بدو تولد در زمین گنجانده شده است. هر شخصی کمی رادیواکتیو است: در بافتهای بدن انسان ، یکی از منابع اصلی تابش طبیعی پتاسیم - 40 و روبییدیم - 87 است و راهی برای خلاص شدن از آنها وجود ندارد.
با انجام واکنش های هسته ای در طول بمباران هسته های اتم آلومینیوم با ذرات - فیزیکدانان مشهور فریدریک و ایرن کوری - جولیوت در سال 1934 موفق به ایجاد هسته های رادیواکتیو به طور مصنوعی شدند. رادیواکتیویته مصنوعی اساساً هیچ تفاوتی با طبیعی ندارد و از قوانین یکسانی تبعیت می کند.
در حال حاضر ایزوتوپهای رادیواکتیو مصنوعی به روشهای مختلف تولید می شوند. متداول ترین آن تابش هدف (داروی رادیواکتیو آینده) در یک راکتور هسته ای است. این امکان وجود دارد که هدف را با ذرات باردار در تأسیسات ویژه ای که ذرات به انرژی زیاد شتاب می یابند ، تابش کنید.
هدف:دریابید که پدیده رادیواکتیویته در چه زمینه هایی از زندگی استفاده می شود.
وظایف:
· مطالعه تاریخچه کشف رادیواکتیویته.
· دریابید که چه اتفاقی برای ماده با تابش رادیواکتیو می افتد.
· نحوه بدست آوردن ایزوتوپهای رادیواکتیو و محل استفاده از آنها را بیاموزید.
· مهارت کار با ادبیات اضافی را توسعه دهید.
· ارائه مطالب در اجرای کامپیوتر.
بخش اصلی
2. پدیده رادیواکتیویته
2.1 کشف رادیواکتیویته
تاریخ رادیواکتیویتهبا این واقعیت شروع شد که در سال 1896 فیزیکدان فرانسوی هنری بکرل مشغول لومینسانس و مطالعه اشعه ایکس بود.
کشف رادیواکتیویته ، واضح ترین شواهد از ساختار پیچیده اتم .
دانشمندان در مورد کشف رونتگن فرض می کنند که اشعه ایکس در طول فسفرسانس ، بدون در نظر گرفتن وجود پرتوهای کاتدی ، منتشر می شود. A. Becquerel تصمیم گرفت این فرضیه را آزمایش کند. وی صفحه عکاسی را با کاغذ سیاه پیچیده بود و یک صفحه فلزی عجیب و غریب را پوشانده بود که با لایه ای از نمک اورانیوم پوشانده شده بود. بکرل پس از چهار ساعت قرار گرفتن در معرض نور خورشید ، یک صفحه عکاسی ایجاد کرد و روی آن تصویر دقیق یک مجسمه فلزی را دید. او آزمایشات را با تغییرات بزرگ تکرار کرد و از یک سکه ، کلید ، چاپ گرفت. همه آزمایش ها یک فرضیه قابل آزمایش را تأیید کردند ، که بکرل در 24 فوریه در جلسه آکادمی علوم گزارش داد. با این حال ، بکرل دست از آزمایش بر نمی دارد و همه گزینه های جدید را آماده می کند.
هنری بکرل ولخلم کنراد رونتگن
در 26 فوریه 1896 ، آب و هوای پاریس بد شد و صفحات عکاسی آماده شده با قطعات نمک اورانیوم را قبل از ظهور خورشید در کشوی تیره میز قرار داد. این در 1 مارس در پاریس ظاهر شد و می توان آزمایش ها را ادامه داد. بکرل با ثبت سوابق ، تصمیم به توسعه آنها گرفت. با توسعه صفحات ، دانشمند نمونه هایی از نمونه های اورانیوم را روی آنها مشاهده کرد. بکرل که هیچ چیزی نفهمید ، تصمیم گرفت آزمایش تصادفی را تکرار کند.
او دو بشقاب را در یک جعبه مات گذاشت ، نمک اورانیوم را روی آنها ریخت ، ابتدا شیشه ای را روی یکی از آنها قرار داد و یک بشقاب آلومینیومی را روی دیگری قرار داد. به مدت پنج ساعت همه اینها در یک اتاق تاریک بود و پس از آن بکرل صفحات عکاسی را توسعه داد. و چه - شبح نمونه ها دوباره به وضوح قابل مشاهده است. این بدان معنی است که برخی از اشعه ها در نمک های اورانیوم تشکیل می شوند. آنها شبیه به اشعه ایکس هستند ، اما از کجا می آیند؟ یک چیز واضح است که هیچ ارتباطی بین اشعه ایکس و فسفرسانس وجود ندارد.
او این را در جلسه آکادمی علوم در 2 مارس 1896 گزارش کرد و تمام اعضای آن را کاملاً گیج کرد.
بکرل همچنین ثابت کرد که با گذشت زمان ، شدت تابش از همان نمونه تغییر نمی کند و تابش جدید قادر به تخلیه اجسام الکتریکی است.
اکثر اعضای آکادمی پاریس ، پس از گزارش بعدی بکرل در جلسه ای در 26 مارس ، معتقد بودند که او درست می گوید.
پدیده کشف شده توسط بکرل این نام را دریافت کرد رادیواکتیویته ،به پیشنهاد ماریا اسکلودوسکا - کوری.
ماریا اسکلودوسکا - کوری
رادیواکتیویته - توانایی اتم های برخی از عناصر شیمیایی در انتشار خود به خود.
در سال 1897 ، ماریا ، با انجام پایان نامه دکتری ، انتخاب موضوع برای تحقیق - کشف بکرل (پیر کوری به همسرش توصیه کرد که این موضوع را انتخاب کند) ، تصمیم گرفت پاسخی برای این س findال پیدا کند: منبع واقعی تابش اورانیوم چیست؟ برای این منظور ، او تصمیم می گیرد تعداد زیادی نمونه از مواد معدنی و نمک ها را بررسی کند و دریابد که آیا فقط اورانیوم خاصیت انتشار دارد. او با نمونه های توریم کار می کند و متوجه می شود که مانند اورانیوم ، پرتوهای یکسانی با شدت مشابه تولید می کند. این بدان معناست که این پدیده نه تنها خاصیت اورانیوم است ، بلکه باید نام خاصی بر آن گذاشته شود. اورانیوم و توریم عناصر رادیواکتیو نامیده می شدند. کار با مواد معدنی جدید ادامه یافت.
پیر ، به عنوان یک فیزیکدان ، اهمیت کار را احساس می کند و با ترک موقت مطالعه کریستال ها ، با همسرش شروع به کار می کند. در نتیجه این کار مشترک ، عناصر رادیواکتیو جدیدی کشف شد: پولونیوم ، رادیوم و غیره.
در نوامبر 1903 ، انجمن سلطنتی به پیر و ماری کوری یکی از بالاترین جایزه های علمی انگلستان ، مدال دیوی را اهدا کرد.
در 13 نوامبر ، Curies ، همزمان با بکرل ، تلگرافی از استکهلم دریافت می کنند که به سه نفر از آنها به دلیل اکتشافات برجسته در زمینه رادیواکتیویته ، جایزه نوبل فیزیک اهدا شده است.
این کسب و کار که توسط Curies شروع شد ، توسط دانش آموزان آنها شروع شد ، از جمله آنها دخترشان ایرن و داماد فردریک جولیوت بودند که در سال 1935 برنده جایزه نوبل برای این کشف شدند. رادیواکتیویته مصنوعی .
ایرن و فردریک کوری - جولیوت
فیزیکدانان انگلیسی ای. رادرفوردو F. Soddyثابت شد که در تمام فرآیندهای رادیواکتیو ، هسته های اتمی عناصر شیمیایی دگرگون می شوند. مطالعه خواص تشعشع همراه با این فرایندها در میدانهای مغناطیسی و الکتریکی نشان داد که آن به ذرات a ، ذرات b و اشعه g (تابش الکترومغناطیسی با طول موج بسیار کوتاه) تقسیم می شود.
ای. رادرفورد F. Soddy
مدتی بعد ، در نتیجه مطالعه ویژگی های فیزیکی و خواص مختلف این ذرات (بار الکتریکی ، جرم و غیره) ، می توان دریافت که b - یک ذره الکترون است و a - یک ذره کاملاً یونیزه است اتم عنصر شیمیایی هلیوم (یعنی هلیوم اتمی ، که هر دو الکترون خود را از دست داده است).
علاوه بر این ، معلوم شد که رادیواکتیویتهآیا توانایی برخی از هسته های اتمی برای تبدیل خود به خود به هسته های دیگر با انتشار ذرات است.
به عنوان مثال ، انواع مختلفی از اتم های اورانیوم یافت شد: با جرم هسته ای تقریباً برابر با 234 آمو ، 235 آمو ، 238 آمو. و 239 آمو علاوه بر این ، همه این اتم ها دارای خواص شیمیایی یکسانی بودند. آنها به یک شکل وارد واکنشهای شیمیایی شدند و ترکیبات مشابهی را تشکیل دادند.
برخی از واکنش های هسته ای تابش های بسیار نافذی ایجاد می کنند. این اشعه ها به لایه ای از سرب با ضخامت چند متر نفوذ می کنند. این تابش جریانی از ذرات باردار خنثی است. این ذرات نامگذاری شده اند نوترون
برخی از واکنش های هسته ای تابش های بسیار نافذی ایجاد می کنند. این اشعه ها انواع مختلفی دارند و قدرت نفوذ متفاوتی دارند. مثلا، شار نوترون از لایه ای از سرب به ضخامت چند متر نفوذ می کند.
2.2 منابع تابش
تشعشعات بسیار زیاد و متنوع است ، اما تقریباً هفت منابع اصلی آن
منبع اولزمین ما است این تشعشع با وجود عناصر رادیواکتیو در زمین توضیح داده می شود که غلظت آنها در نقاط مختلف بسیار متفاوت است.
منشاء دومتابش - فضا ، از جایی که جریان ذرات پرانرژی به طور مداوم بر روی زمین می افتد. منابع تشکیل تابش کیهانی انفجارهای ستاره ای در کهکشان و شعله های خورشیدی است.
منبع سومتشعشع مواد طبیعی رادیواکتیو است که توسط انسان برای ساخت ساختمانهای مسکونی و صنعتی استفاده می شود. به طور متوسط ، میزان دوز داخل ساختمانها 18 تا 50 درصد بیشتر از بیرون است. در داخل خانه ، فرد سه چهارم عمر خود را می گذراند. فردی که دائماً در اتاقی ساخته شده از گرانیت است می تواند - 400 mrem در سال ، از آجر قرمز - 189 mrem / sal ، از بتن - 100 mrem / سال ، از چوب - 30 mrem / سال دریافت کند.
چهارممنبع رادیواکتیویته برای مردم کمی شناخته شده است ، اما خطرناک نیست. اینها مواد رادیواکتیو هستند که انسان در فعالیتهای روزانه خود از آنها استفاده می کند.
جوهر چک حاوی کربن رادیواکتیو برای شناسایی آسان اسناد جعلی است.
اورانیوم برای به دست آوردن رنگ یا مینای دندان روی سرامیک یا جواهرات استفاده می شود.
از اورانیوم و توریم در تولید شیشه استفاده می شود.
دندان های مصنوعی پرسلن با اورانیوم و سریم تقویت می شوند. در همان زمان ، تابش غشای مخاطی مجاور دندان ها می تواند به 66 رم در سال برسد ، در حالی که میزان سالانه برای کل ارگانیسم نباید از 0.5 رم تجاوز کند (یعنی 33 برابر بیشتر)
صفحه تلویزیون برای هر فرد 2 تا 3 mrem در سال ساطع می کند.
پنجممنبع - شرکت های حمل و نقل و پردازش مواد رادیواکتیو.
ششممنبع تابش نیروگاه های هسته ای است. در نیروگاه های هسته ای ،
علاوه بر ضایعات جامد ، مایع (آب آلوده از مدارهای خنک کننده راکتورها) و گازهای موجود در دی اکسید کربن که برای خنک کننده استفاده می شود نیز وجود دارد.
هفتممنبع تابش رادیواکتیو امکانات پزشکی است. علیرغم استفاده متداول آنها در کارهای روزمره ، خطر تشعشعات ناشی از آنها بسیار بیشتر از همه منابع ذکر شده در بالا است و گاهی به ده ها رم می رسد. یکی از رایج ترین روش های تشخیص ، دستگاه اشعه ایکس است. بنابراین ، با اشعه ایکس دندان - 3 rem ، با فلوروسکوپی معده - به همان میزان ، با فلوروگرافی - 370 mrem.
با تابش رادیواکتیو چه اتفاقی برای ماده می افتد؟
در ابتدا، سازگاری شگفت انگیزی که عناصر رادیواکتیو با آن تابش ساطع می کنند. در طول روز ، ماهها ، سالها ، شدت تابش به طرز محسوسی تغییر نمی کند. این تحت تأثیر حرارت یا افزایش فشار قرار نمی گیرد ، واکنشهای شیمیایی که عنصر رادیواکتیو در آنها وارد شده است نیز بر شدت تابش تأثیر نمی گذارد.
ثانیاً، رادیواکتیویته با انتشار انرژی همراه است و طی چند سال به طور مداوم آزاد می شود. این انرژی از کجا می آید؟ وقتی یک ماده رادیواکتیو باشد ، تغییرات عمیقی را تجربه می کند. فرض بر این بود که خود اتم ها متحول می شوند.
وجود خواص شیمیایی یکسان بدین معناست که همه این اتمها دارای تعداد الکترونهای یکسانی در پوسته الکترون و در نتیجه بارهای هسته ای یکسان هستند.
اگر بارهای هسته های اتم ها یکسان باشد ، این اتم ها متعلق به یک عنصر شیمیایی هستند (با وجود تفاوت در جرم آنها) و شماره سریال آنها در جدول D.I. مندلیف. انواع و اقسام عنصر شیمیایی یکسان ، که از نظر جرم هسته اتمی متفاوت است ، نامیده می شد ایزوتوپ ها .
3. تولید و استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو
ایزوتوپهای رادیواکتیو که به طور طبیعی وجود دارند ، نامیده می شوند طبیعی... اما بسیاری از عناصر شیمیایی در طبیعت تنها در حالت پایدار (یعنی رادیواکتیو) یافت می شوند.
در سال 1934 ، دانشمندان فرانسوی ایرن و فردریک جولیوت کوری دریافتند که ایزوتوپهای رادیواکتیو می توانند به طور مصنوعی توسط واکنش های هسته ای ایجاد شوند. چنین ایزوتوپهایی نامگذاری شد ساختگی .
برای به دست آوردن ایزوتوپهای رادیواکتیو مصنوعی ، معمولاً از راکتورهای هسته ای و شتاب دهنده های ذرات استفاده می شود. یک صنعت تخصصی در تولید چنین اقلامی وجود دارد.
پس از آن ، ایزوتوپ های مصنوعی از تمام عناصر شیمیایی به دست آمد. در مجموع ، در حال حاضر حدود 2000 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده است و 300 مورد از آنها طبیعی هستند.
در حال حاضر ، ایزوتوپهای رادیواکتیو به طور گسترده ای در زمینه های مختلف فعالیتهای علمی و عملی استفاده می شوند: فناوری ، پزشکی ، کشاورزی ، ارتباطات ، نظامی و برخی دیگر. در این مورد ، به اصطلاح روش برچسب گذاری شده اتم
3.1 استفاده از ایزوتوپ ها در پزشکی
استفاده از ایزوتوپها ، یکی از برجسته ترین مطالعاتی که با کمک "اتم های برچسب زده" انجام شد ، مطالعه متابولیسم موجودات زنده بود.
با کمک ایزوتوپ ها ، مکانیسم های توسعه (پاتوژنز) تعدادی از بیماری ها آشکار شد. آنها همچنین برای مطالعه متابولیسم و تشخیص بسیاری از بیماری ها استفاده می شوند.
ایزوتوپها در مقادیر بسیار کم (برای سلامتی بی خطر) به بدن انسان وارد می شوند که قادر به ایجاد تغییرات پاتولوژیک نیستند. آنها توسط خون به طور ناهموار در بدن پخش می شوند. تشعشع ناشی از پوسیدگی ایزوتوپ توسط دستگاههایی (شمارنده ذرات مخصوص ، عکاسی) که در نزدیکی بدن انسان واقع شده است ، ثبت می شود. در نتیجه ، می توانید تصویری از هر اندام داخلی دریافت کنید. از این تصویر می توان در مورد اندازه و شکل این اندام ، افزایش یا کاهش غلظت ایزوتوپ در قضاوت کرد
قسمتهای مختلف آن همچنین می توان وضعیت عملکردی (یعنی کار) اندام های داخلی را بر اساس میزان تجمع و دفع رادیوایزوتوپ توسط آنها ارزیابی کرد.
بنابراین ، وضعیت گردش خون قلب ، میزان جریان خون ، تصویر حفره های قلب با استفاده از ترکیباتی از جمله ایزوتوپ های سدیم ، ید ، تکنسیوم تعیین می شود. ایزوتوپهای تکنسیوم و زنون برای مطالعه تهویه ریوی و بیماریهای نخاع استفاده می شود. تجمع کلان آلبومین سرم انسانی با ایزوتوپ ید برای تشخیص فرآیندهای التهابی مختلف در ریه ها ، تومورهای آنها و بیماریهای مختلف غده تیروئید استفاده می شود.
استفاده از ایزوتوپ ها در پزشکی
غلظت و عملکردهای دفع کننده کبد با استفاده از رنگ رز بنگال با ایزوتوپ ید ، طلا مورد مطالعه قرار می گیرد. تصویر روده ، معده با استفاده از ایزوتوپ تکنسیوم ، طحال با استفاده از گلبول های قرمز با ایزوتوپ تکنسیوم یا کروم به دست می آید. با کمک ایزوتوپ سلنیوم ، بیماریهای لوزالمعده تشخیص داده می شود. همه این داده ها به ما امکان می دهد تشخیص صحیح بیماری را انجام دهیم.
ناهنجاری های مختلف در کار سیستم گردش خون نیز با استفاده از روش "اتم های برچسب زده" بررسی شده و تومورها تشخیص داده می شوند (زیرا در آنها تجمع برخی از رادیوایزوتوپ ها وجود دارد). با تشکر از این روش ، مشخص شد که در مدت زمان نسبتاً کوتاهی ، بدن انسان تقریباً به طور کامل تجدید می شود. تنها استثناء آهن است که بخشی از خون است: هنگامی که ذخایر آن به پایان برسد ، بدن از غذا جذب بدن می شود.
اهمیت زیادی در انتخاب ایزوتوپ ، حساسیت روش تجزیه ایزوتوپ ها و همچنین نوع پوسیدگی رادیواکتیو و انرژی تابشی است.
در پزشکی ، ایزوتوپهای رادیواکتیو نه تنها برای تشخیص ، بلکه برای درمان برخی بیماریها مانند تومورهای سرطانی ، بیماری گریوز و غیره نیز استفاده می شود.
به دلیل استفاده از دوزهای بسیار کوچک رادیوایزوتوپها ، قرار گرفتن در معرض اشعه در بدن در هنگام تشخیص و درمان اشعه خطری برای بیماران ایجاد نمی کند.
3.2. ایزوتوپهای رادیواکتیو در کشاورزی
ایزوتوپهای رادیواکتیو بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند کشاورزی... تابش بذر گیاهان (پنبه ، کلم ، تربچه و غیره) با دوزهای کم اشعه گاما از آماده سازی رادیواکتیو منجر به افزایش قابل توجه عملکرد می شود. دوزهای زیاد تشعشع باعث جهش در گیاهان و میکروارگانیسم ها می شود که در برخی موارد منجر به ظهور جهش یافته ای با خواص ارزشمند جدید می شود ( انتخاب رادیو) بنابراین ، انواع ارزشمندی از گندم ، لوبیا و سایر محصولات زراعی پرورش داده شد و همچنین میکروارگانیسم های بسیار مولد مورد استفاده در تولید آنتی بیوتیک ها به دست آمد.
تابش گامای ایزوتوپهای رادیواکتیو نیز برای مبارزه با حشرات مضر و حفظ غذا استفاده می شود. "اتم های ردیابی شده" به طور گسترده ای در مهندسی کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، برای اینکه بدانید کدام یک از کودهای فسفره بهتر جذب گیاه می شود ، کودهای مختلف با فسفر رادیواکتیو مشخص شده اند. با بررسی گیاهان از نظر رادیواکتیویته ، می توان میزان جذب فسفر جذب شده توسط آنها از انواع مختلف کود را تعیین کرد.
یک برنامه جالب برای تعیین سن اجسام باستانی با منشاء آلی (چوب ، ذغال ، پارچه و غیره) با روش کربن رادیواکتیو بدست آمد. گیاهان همیشه حاوی بتا هستند - ایزوتوپ رادیواکتیو کربن با نیمه عمر T = 5700 سال. این ماده در جو زمین به مقدار کمی از نیتروژن تحت تأثیر نوترون ها شکل می گیرد. دومی ناشی از واکنش های هسته ای ناشی از ذرات سریع است که از فضا وارد جو می شوند (اشعه کیهانی). این کربن با اکسیژن ترکیب می شود ، دی اکسید کربن ایجاد می کند که توسط گیاهان و از طریق آنها توسط حیوانات جذب می شود.
ایزوتوپها به طور گسترده ای برای تعیین خواص فیزیکی خاک استفاده می شوند
و ذخایر عناصر غذایی گیاهی در آن ، برای مطالعه تعامل خاک و کود ، فرآیندهای جذب مواد مغذی توسط گیاهان ، ورود مواد غذایی معدنی به گیاهان از طریق برگها. آنها از ایزوتوپها برای تشخیص تأثیر سموم دفع آفات بر موجودات گیاهی استفاده می کنند ، که این امر امکان تعیین غلظت و زمان درمان آنها را برای محصولات ممکن می سازد. با استفاده از روش ایزوتوپها ، مهمترین خواص بیولوژیکی محصولات کشاورزی (در ارزیابی و انتخاب مواد تکثیر) ، عملکرد ، بلوغ زودرس و مقاومت در برابر سرما مورد بررسی قرار می گیرد.
V دام پروریفرآیندهای فیزیولوژیکی بدن حیوانات را مطالعه کنید ، تجزیه و تحلیل خوراک را برای محتوای مواد سمی (تعیین دوزهای کوچک آن با روش های شیمیایی دشوار است) و عناصر ریز انجام دهید. با کمک ایزوتوپ ها ، تکنیک هایی برای خودکارسازی فرآیندهای تولید در حال توسعه است ، به عنوان مثال ، جداسازی محصولات ریشه ای از سنگ ها و توده های خاک هنگام برداشت با کمباین در خاک های سنگی و سنگین.
3.3 زمان سنجی تابشی
برخی از ایزوتوپهای رادیواکتیو را می توان با موفقیت برای تعیین سن فسیل های مختلف استفاده کرد ( زمان سنجی تابشی) متداول ترین و م effectiveثرترین روش زمان سنجی تابشی بر اساس اندازه گیری رادیواکتیویته مواد آلی است که توسط کربن رادیواکتیو (14C) ایجاد می شود.
مطالعات نشان داده است که در هر گرم کربن در هر موجود زنده ، 16 پوسیدگی بتا رادیواکتیو در دقیقه رخ می دهد (به طور دقیق تر ، 0.1 ± 15.3). پس از 5730 سال ، فقط 8 اتم در دقیقه در هر گرم کربن پوسیده می شود ، پس از 11460 سال - 4 اتم.
یک گرم کربن از نمونه های جنگلی جوان حدود پانزده ذره بتا در ثانیه منتشر می کند. پس از مرگ ارگانیسم ، پر شدن آن با کربن رادیواکتیو متوقف می شود. مقدار موجود این ایزوتوپ به دلیل رادیواکتیویته کاهش می یابد. با تعیین درصد کربن رادیواکتیو در بقایای آلی ، می توان سن آنها را در صورتی که در محدوده 1000 تا 50.000 و حتی تا 100.000 سال باشد تعیین کرد.
تعداد پوسیدگی های رادیواکتیو ، یعنی رادیواکتیویته نمونه های آزمایش ، توسط آشکارسازهای تشعشعی اندازه گیری می شود.
بنابراین ، با اندازه گیری تعداد پوسیدگی های رادیواکتیو در دقیقه در مقدار وزنی معینی از نمونه نمونه مورد مطالعه و محاسبه مجدد این عدد در هر گرم کربن ، می توان سن جسمی را که نمونه از آن گرفته شده است ، تعیین کرد. این روش برای تعیین سن مومیایی های مصر ، بقایای آتش سوزی های ماقبل تاریخ و غیره استفاده می شود.
3.4 استفاده از رادیواکتیو ایزوتوپ ها در صنعت
یک مثال روش زیر برای نظارت بر فرسودگی حلقه پیستون در موتورهای احتراق داخلی است. با تاباندن حلقه پیستون با نوترون ها باعث ایجاد واکنش های هسته ای در آن شده و آن را رادیواکتیو می کنند. هنگامی که موتور در حال کار است ، ذرات مواد حلقه وارد روغن روان کننده می شوند. با بررسی میزان رادیواکتیویته روغن پس از زمان مشخصی از کارکرد موتور ، ساییدگی حلقه تعیین می شود. ایزوتوپهای رادیواکتیو قضاوت در مورد انتشار فلزات ، فرآیندهای موجود در کوره های بلند و غیره را ممکن می سازد. تابش گامای قوی آماده سازی های رادیواکتیو برای مطالعه ساختار داخلی ریخته گری فلزات به منظور تشخیص نقص در آنها مورد استفاده قرار می گیرد.
ایزوتوپها همچنین در تجهیزات فیزیک هسته ای برای تولید شمارنده های نوترونی استفاده می شوند ، که باعث می شود بازده شمارش را بیش از 5 برابر در انرژی هسته ای به عنوان تعدیل کننده و جاذب نوترون افزایش دهیم.
3.5 استفاده از ایزوتوپ ها در علم
استفاده از ایزوتوپ ها در زیست شناسیمنجر به تجدید نظر در ایده های قبلی در مورد ماهیت فتوسنتز و همچنین در مورد مکانیسم هایی که جذب مواد معدنی توسط گیاهان کربنات ها ، نیترات ها ، فسفات ها و غیره را تضمین می کند ، شد. با وارد کردن برچسب به موجودات زنده با غذا یا تزریق ، می توان سرعت و مسیر مهاجرت بسیاری از حشرات (پشه ، مگس ، ملخ) ، پرندگان ، جوندگان و سایر حیوانات کوچک را مطالعه کرد و اطلاعات مربوط به تعداد جمعیت آنها را بدست آورد. به
در محدوده ی فیزیولوژی و بیوشیمی گیاهیبا کمک ایزوتوپها ، تعدادی از مشکلات نظری و کاربردی حل شده است: مسیرهای ورود مواد معدنی ، مایعات و گازها به گیاهان ، و همچنین نقش عناصر شیمیایی مختلف ، از جمله ریز عناصر ، در زندگی گیاهان روشن شد به طور خاص نشان داده شده است که کربن نه تنها از طریق برگها بلکه از طریق سیستم ریشه ، مسیرها و سرعت حرکت تعدادی از مواد را از سیستم ریشه به ساقه و برگها و از این اندامها به داخل گیاهان وارد می کند. ریشه ها تأسیس شده است
در محدوده ی فیزیولوژی و بیوشیمی حیوانات و انسان هامیزان ورود مواد مختلف به بافتهای آنها مورد بررسی قرار گرفت (از جمله میزان جذب آهن در هموگلوبین ، فسفر در بافتهای عصبی و ماهیچه ای ، کلسیم در استخوانها). استفاده از غذای "دارای برچسب" منجر به درک جدیدی از میزان جذب و توزیع مواد مغذی ، "سرنوشت" آنها در بدن و ردیابی تأثیر عوامل داخلی و خارجی (گرسنگی ، خفگی ، کار زیاد و غیره) شد. روی متابولیسم
نتیجه
ماریا اسکلودوسکا-فیزیکدانان برجسته فرانسوی-کوری و پیر کوری ، دخترشان ایرنه و داماد فردریک جولیوت و بسیاری از دانشمندان دیگر نه تنها سهم بزرگی در توسعه فیزیک هسته ای داشتند ، بلکه مبارزان پرشوری برای صلح بودند. آنها کارهای قابل توجهی در زمینه استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی انجام دادند.
در اتحاد جماهیر شوروی ، کار بر روی انرژی اتمی در سال 1943 تحت رهبری دانشمند برجسته شوروی I. V. Kurchatov آغاز شد. در شرایط دشوار یک جنگ بی سابقه ، دانشمندان شوروی پیچیده ترین مشکلات علمی و فنی مرتبط با تسلط بر انرژی اتمی را حل می کردند. در 25 دسامبر 1946 ، تحت رهبری I.V. Kurchatov ، برای اولین بار در قاره اروپا و آسیا ، یک واکنش زنجیره ای انجام شد. در اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد عصر اتم صلح آمیز
در حین کار ، متوجه شدم که ایزوتوپهای رادیواکتیو بدست آمده از طریق مصنوعی کاربرد وسیعی در علم ، فناوری ، کشاورزی ، صنعت ، پزشکی ، باستان شناسی و سایر زمینه ها پیدا کرده است. این به دلیل ویژگیهای زیر ایزوتوپهای رادیواکتیو است:
· یک ماده رادیواکتیو به طور مداوم نوع خاصی از ذرات را ساطع می کند و شدت آن در طول زمان تغییر نمی کند.
· تابش دارای قابلیت نفوذ خاصی است.
· رادیواکتیویته با انتشار انرژی همراه است.
· تحت تأثیر تشعشعات ، تغییراتی در ماده تابش شده ایجاد می شود.
· تابش را می توان به روش های مختلف ثبت کرد: شمارش کننده ذرات مخصوص ، عکاسی و غیره.
ادبیات
1. اف.م. دیاگیلف "از تاریخ فیزیک و زندگی سازندگان آن" - م.: روشنگری ، 1986.
2. A.S. انوخین ، O.F. Kabardin و همکاران "Reader in Physics" - M: Education، 1982.
3. P.S. کودریاوتسف. "تاریخ فیزیک" - م.: آموزش ، 1971.
4. G. Ya. میاکیشف ، B.B. بوخوفسف "کلاس فیزیک 11". - م.: آموزش ، 2004.
5. A.V. پریشکین ، E.V. گوتنیک "فیزیک پایه 9". - م .: بوستارد ، 2005.
6. منابع اینترنتی.
مرور
برای مقاله امتحانی فیزیک "پدیده رادیواکتیویته. اهمیت آن در علم ، فناوری ، پزشکی ".
نویسنده ارتباط موضوع انتخابی را در امکان استفاده از انرژی هسته ای برای اهداف صلح آمیز می داند. ایزوتوپهای رادیواکتیو مصنوعی در زمینه های مختلف فعالیت علمی و عملی کاربرد وسیعی یافته اند: علم ، فناوری ، کشاورزی ، صنعت ، پزشکی ، باستان شناسی و غیره.
با این حال ، بخش "مقدمه" نشان دهنده ارتباط و علاقه نویسنده به موضوع انتخابی چکیده نیست.
در دسترس ، منطقی کشف رادیواکتیویته بیان شده است. تحقیقاتی که با استفاده از "اتم های برچسب زده" انجام شده است.
طراحی چکیده در همه موارد الزامات زیر را برآورده نمی کند:
· صفحات شماره گذاری نشده اند.
· هر بخش از صفحه جدیدی چاپ نشده است.
· هیچ اشاره ای به تصاویر در متن وجود ندارد.
· در بخش "ادبیات" سایتهای منابع اینترنتی نشان داده نشده است.
به طور کلی ، علیرغم اشکالات جزئی در تدوین و طراحی ، می توان گفت که چکیده «پدیده رادیواکتیویته. اهمیت آن در علم ، فناوری ، پزشکی "شایسته ارزیابی" خوب "است.
معلم فیزیک تفاهم نامه "دبیرستان پوبدینسکایا": ___________ / L.A. گاگارین /
امروزه این مواد کاربرد ویژه ای در زمینه های مختلف کاربردی پیدا کرده اند. آنها برای درمان و تشخیص بیماریها استفاده می شوند.به عنوان مثال ، ید رادیواکتیو -131 به عنوان درمانی برای بیماری تیروئید بیستودو استفاده می شود. در این مورد ، توصیه می شود دوزهای زیادی از این عنصر را تزریق کنید ، زیرا آنها به تخریب بافت های غیرطبیعی کمک می کنند ، در نتیجه ساختار اندام بازسازی می شود و عملکرد آن نیز افزایش می یابد. ید همچنین به طور گسترده ای برای تشخیص وضعیت غده تیروئید استفاده می شود. هنگامی که به بدن وارد می شود ، میزان رسوب در سلول ها روی صفحه مانیتور ارزیابی می شود که بر اساس آن تشخیص داده می شود.
برای تشخیص اختلالات گردش خون ، ایزوتوپ های سدیم نقش مهمی ایفا می کنند.
ایزوتوپهای کبالت ، به ویژه کبالت 60 ، بیشتر در زندگی روزمره برای درمان بیماریهای نئوپلاستیک استفاده می شود. در ایجاد رادیوتراپی هنگام ایجاد "تفنگ کبالت ، در ضدعفونی برای عقیم سازی ابزار و مواد پزشکی" کاربرد پیدا کرده است.
به طور کلی ، همه روشهای مطالعه اندامهای داخلی با استفاده از چنین عناصری معمولاً رادیو ایزوتوپ نامیده می شود. همچنین می توان از ایزوتوپ ها برای تولید میکروارگانیسم های مفید استفاده کرد. و اینها اساس سنتز عوامل ضد باکتری هستند.
کاربری صنعتی و کشاورزی
ایزوتوپهای رادیواکتیو نیز در سایر زمینه های فعالیت انسان از اهمیت بالایی برخوردار هستند. در صنعت مهندسی از آنها برای تعیین میزان ساییدگی قطعات مختلف در موتورها استفاده می شود.می توان از آنها برای تعیین میزان انتشار فلزات در کوره بلند استفاده کرد.
یک حوزه مهم تشخیص نقص است. با کمک چنین عناصر شیمیایی ، می توانید ساختار قطعات ، از جمله قطعات فلزی را بررسی کنید.
با کمک ایزوتوپهای رادیواکتیو ، انواع جدیدی از گیاهان کشاورزی ایجاد می شود. علاوه بر این ، از نظر علمی ثابت شده است که تابش گاما باعث افزایش عملکرد محصولات ، افزایش مقاومت آنها در برابر عوامل نامطلوب می شود. این مواد به طور گسترده ای در پرورش استفاده می شود. هنگام کوددهی به گیاهان ، از روشی استفاده می شود که در آن با فسفر رادیواکتیو برچسب گذاری شده و اثر کودها ارزیابی می شود. با توجه به همه چیز ، می توان نتیجه گرفت که ایزوتوپهای رادیواکتیو در بسیاری از زمینه های فعالیت استفاده می شود. آنها دارای خواصی هستند که عناصر مشابه با جرم اتمی معمولی فاقد آن هستند.
برای درک بهتر ایزوتوپ ها ، می توانید در اطراف بازی کنید. توپ های شفاف بزرگ را تصور کنید. گاهی اوقات می توان آنها را در پارک مشاهده کرد. هر توپ هسته یک اتم است.
هر هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون ها ذرات دارای بار مثبت هستند. شما به جای پروتون ، خرگوش های اسباب بازی با باتری دارید. و به جای نوترون - خرگوش های بدون باتری ، زیرا هیچ گونه شارژ را حمل نمی کنند. در هر دو توپ 8 خرگوش با باتری بگذارید. این بدان معناست که در هر هسته توپ 8 پروتون با بار مثبت دارید. در حال حاضر آنچه در مورد خرگوش بدون باتری - نوترون انجام دهید. در یک توپ 8 خرگوش نوترونی و در توپ دیگر 7 خرگوش نوترونی قرار دهید.
عدد جرمی مجموع پروتون ها و نوترون ها است. خرگوش های هر توپ را بشمارید و عدد جرم را بیابید. در یک توپ عدد جرمی 16 ، در گوی دیگر 17 است. دو هسته توپ یکسان با تعداد پروتون های یکسان را مشاهده می کنید. تعداد نوترون آنها متفاوت است. توپ ها به عنوان ایزوتوپ عمل می کردند. میدونی؟ زیرا ایزوتوپها انواع یک عنصر با تعداد مختلف نوترون هستند. به نظر می رسد که این توپ ها در واقع نه تنها هسته اتم ها ، بلکه واقعی ترین عناصر شیمیایی در جدول تناوبی هستند. به یاد داشته باشید ، کدام شارژ +8 دارد؟ البته اکسیژن است. اکنون مشخص است که اکسیژن دارای چندین ایزوتوپ است و همه آنها از نظر تعداد نوترون با یکدیگر تفاوت دارند. ایزوتوپ اکسیژن با جرم 16 دارای 8 نوترون و ایزوتوپ اکسیژن با عدد جرمی 17 دارای 9 نوترون است. عدد جرم در بالا سمت چپ نماد شیمیایی عنصر نشان داده شده است.
بادکنک هایی با خرگوش تصور کنید ، و درک آن آسان تر خواهد بود
ایزوتوپهای رادیواکتیو و اشعه یونیزه کننده برای تشخیص و درمان به طور گسترده ای در پزشکی استفاده می شوند ، اما در دامپزشکی کاربرد وسیعی برای استفاده عملی پیدا نکرده اند.
ایزوتوپهای رادیواکتیو مورد استفاده برای تشخیص باید شرایط زیر را دارا باشند: دارای نیمه عمر کوتاه ، سمیت رادیوتوکسیک پایین ، توانایی ثبت تابش خود و همچنین تجمع در بافتهای اندام مورد بررسی. به عنوان مثال ، 67 Ga (گالیم) برای تشخیص شرایط پاتولوژیک بافت استخوانی ، ایزوتوپهای استرانسیوم (85 Sr و 87 Sr) برای تشخیص تومورهای اولیه و ثانویه اسکلتی ، و 99 Tc و 113 In (تکنسیوم و ایندیوم) استفاده می شود. برای تشخیص کبد - 131 I (ید) و غده تیروئید 24 Na (سدیم) و 131 I (ید) ، طحال - 53 Fe (آهن) و 52 Cr (کروم).
ایزوتوپهای رادیواکتیو برای تعیین وضعیت عملکردی سیستم قلبی عروقی با سرعت جریان خون و حجم گردش خون استفاده می شود. این روش بر اساس ثبت حرکت خون دارای برچسب گاما در قلب و قسمت های مختلف عروق است. روش های رادیوایزوتوپ امکان تعیین حجم دقیقه خون در قلب و حجم گردش خون در عروق ، در بافت اندام ها را ممکن می سازد. با کمک گازهای رادیواکتیو ، که بیشتر آنها از رادیوایزوتوپ زنون (133 Xe) استفاده می شود ، وضعیت عملکردی تنفس خارجی - تهویه ، انتشار در جریان خون ریوی - تعیین می شود.
روش ایزوتوپ در مطالعه متابولیسم آب ، هم در شرایط عادی و هم در اختلالات متابولیک ، آسیب های عفونی و غیر عفونی بسیار مثر است. این روش شامل معرفی ایزوتوپ رادیواکتیو تریتیوم (3H) به ترکیب مولکول هیدروژن (1H) است. آب برچسب زده شده به شکل تزریق به خون تزریق می شود که تریتیوم به سرعت در سراسر بدن پخش می شود و به فضای خارج سلولی و سلول ها نفوذ می کند و در آنجا با مولکول های بیوشیمیایی وارد واکنش های تبادلی می شود. در عین حال ، با دنبال کردن مسیر و میزان واکنشهای تبادل تریتیوم ، پویایی تبادل آب را تعیین می کند.
در برخی بیماریهای خونی ، مطالعه عملکردهای طحال ضروری می شود ؛ برای این منظور از رادیوایزوتوپ آهن (59 Fe) استفاده می شود. آهن رادیواکتیو به عنوان یک برچسب در ترکیب گلبول های قرمز یا پلاسما به خون تزریق می شود ، که به نسبت اختلال عملکرد اندام ، توسط طحال جذب می شود. غلظت 59 Fe در طحال با ثبت تشعشع گاما همراه با فروپاشی رادیواکتیو هسته های 59 Fe با استفاده از کاوشگر گاما اعمال شده در ناحیه طحال تعیین می شود.
این به طور گسترده ای در عمل بالینی استفاده می شود. اسکن اندام های مورد بررسی- کبد ، کلیه ها ، طحال ، لوزالمعده و ... با استفاده از این روش ، توزیع رادیوایزوتوپ در اندام مورد مطالعه و وضعیت عملکردی اندام مورد بررسی قرار می گیرد. اسکن یک تصویر بصری از محل اندام ، اندازه و شکل آن ارائه می دهد. توزیع پراکنده ماده رادیواکتیو امکان تشخیص در اندام تجمع شدید (کانون های "داغ") یا غلظت کم ایزوتوپ (مناطق "سرد") را ممکن می سازد.
استفاده درمانی از رادیوایزوتوپ ها و اشعه یونیزان بر اساس اثرات بیولوژیکی آنها است.مشخص شده است که بیشترین سلولهای حساس به پرتو سلولهای جوان هستند که به شدت تقسیم می شوند ، که شامل سلولهای سرطانی نیز می شوند ؛ بنابراین ، پرتودرمانی در درمان نئوپلاسم های بدخیم و بیماریهای اندامهای خون ساز م effectiveثر واقع شد. بسته به محل تومور ، تابش گامای خارجی با استفاده از دستگاههای گاما درمانی انجام می شود. از اپلیکاتورهایی با کالیفرنیوم رادیواکتیو (252 Cf) برای تماس با پوست استفاده کنید. محلولهای کلوئیدی آماده سازیهای رادیواکتیو یا سوزنهای توخالی پر از رادیوایزوتوپها مستقیماً به تومور تزریق می شود. رادیونوکلئیدهای کوتاه مدت به صورت داخل وریدی تزریق می شوند که بصورت انتخابی در بافت های تومور تجمع می یابند.
هدف از پرتودرمانی سرطان این است سرکوب توانایی سلول های توموری برای تکثیر نامحدود... با اندازه کوچک تمرکز تومور ، این مشکل با تابش تومور با دوز که می تواند فعالیت کلونوژنیک همه سلول های تومور را به سرعت سرکوب کند ، حل می شود. با این حال ، در بیشتر موارد ، در طول پرتودرمانی ، نه تنها تومور ، بلکه بافتهای سالم اطراف نیز به ناچار در منطقه تابش ظاهر می شوند. بخشی از بافت طبیعی به طور خاص برای سرکوب رشد سلول های توموری که به بافت طبیعی حمله می کنند ، تحت تابش قرار می گیرد.
در پرتودرمانی ، لازم است تجهیزات و منابع تشعشعی که قادر به توزیع مکانی بهتر دوز بین تومور و بافتهای اطراف آن هستند ، بهبود یابد. در مرحله اولیه توسعه پرتودرمانی ، وظیفه اصلی افزایش انرژی بود اشعه ایکس ، که باعث شد از درمان نئوپلاسم های واقع در سطح به تومورهای عمیق واقع در بافت ها تبدیل شود. استفاده از دستگاه های گاما کبالت امکان بهبود نسبت دوزهای عمق و سطح را فراهم می کند. در این مورد ، حداکثر دوز جذب شده نه بر روی سطح تومور ، مانند تابش اشعه ایکس ، بلکه در عمق 3-4 میلی متر توزیع می شود. استفاده از شتاب دهنده های الکترونی خطی امکان تابش تومور را با پرتو الکترونی پرانرژی فراهم می کند. پیشرفته ترین تاسیسات در حال حاضر مجهز به یک دستگاه گلبرگ گلبرگ هستند که امکان تشکیل یک منطقه تابش متناسب با شکل تومور را فراهم می کند. توزیع مکانی دقیق تری از دوز جذب شده بین تومور و بافتهای طبیعی اطراف با استفاده از ذرات باردار سنگین ، که شامل پروتون ها ، یونهای هلیوم ، یونهای عناصر سنگین و π - -mesons است ، بدست می آید. علاوه بر پیشرفت فنی پرتودرمانی ، افزایش اثربخشی بیولوژیکی درمان ، که شامل انجام تحقیقات برای مطالعه فرایندهایی است که در طول تابش در بافتهای مختلف رخ می دهد ، اهمیت چندانی ندارد. با شیوع محدود فرآیند تومور ، تابش تومور یک روش موثر برای درمان است. با این حال ، پرتودرمانی برای تومورها به تنهایی م lessثرتر نیست. اکثر بیماران با روشهای جراحی ، دارویی و ترکیبی همراه با پرتودرمانی درمان می شوند. بهبود اثربخشی روشهای پرتودرمانی با افزایش دوزهای تشعشعی باعث افزایش شدید تعداد و شدت عوارض تابشی در بافتهای طبیعی می شود. این فرایند را می توان اولاً با مطالعه عمیق فرایندهایی که در بافت ها تحت شرایط تابش تکه تکه اتفاق می افتد غلبه کرد و ثانیاً با مطالعه عوامل م affectثر بر حساسیت رادیویی سلول های توموری و بافت های طبیعی ، با در نظر گرفتن ویژگی های فردی بیماران به این شرایط مستلزم توسعه روشهای جدید برای افزایش اثربخشی پرتودرمانی است ، به ویژه از طریق استفاده از دستگاههای رادیومودایفایر و روشهای جدید تجزیه دوز. مقاومت رادیویی اولیه سلول های سرطانی ، که هم در بین تومورهای با منشاء مختلف و هم در داخل یک تومور به طور قابل توجهی تغییر می کند ، تأثیر زیادی بر اثربخشی پرتودرمانی دارد. مرسوم است که لنفوم ، میلوم ، سمینوم ، تومورهای سر و گردن را به عنوان نئوپلاسم های حساس به پرتو شامل می شود. تومورهایی با حساسیت رادیویی متوسط شامل تومورهای سینه ، سرطان ریه و سرطان مثانه هستند. تومورهای مقاوم در برابر رادیوها شامل تومورهایی با منشاء عصبی ، استئوسارکوم ، فیبروسارکوم و سرطان کلیه است. تومورهای دارای تفاوت ضعیف نسبت به تومورهای بسیار متمایز حساس به پرتو هستند. در حال حاضر ، داده هایی در مورد تنوع زیاد حساسیت رادیویی رده های سلولی به دست آمده از همان تومور وجود دارد. دلایل تنوع گسترده حساسیت رادیویی سلول های سرطانی به اشعه تا به امروز نامشخص است.
یک کار مهمدرمان سرطان توسعه روش هایی برای کنترل انتخابی (انتخابی) حساسیت رادیویی بافتی است که با هدف افزایش حساسیت رادیویی سلول های تومور و افزایش مقاومت رادیویی سلول های بافت سالم انجام می شود. عاملی که مقاومت رادیویی سلول های توموری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد هیپوکسیناشی از عدم تعادل در نرخ تکثیر و رشد شبکه عروقی تغذیه کننده این سلول ها است. این بر این اساس ثابت شد که مقاومت رادیویی سلولهای تابیده شده با کمبود اکسیژن یا هیپوکسی به طور قابل توجهی افزایش می یابد و همچنین بر اساس این که توسعه هیپوکسی یک نتیجه منطقی از رشد کنترل نشده تومورهای بدخیم است. سلولهای توموری سریعتر رشد می کنند ، شبکه عروقی به آنها غذا می دهد ، بنابراین عروق سلولهای توموری در مقایسه با عروق سلولهای طبیعی از نظر فیزیولوژیکی معیوب است. تراکم شبکه مویرگی به طور ناهموار بر روی حجم تومور توزیع شده است. سلولهای تقسیم شده در مجاورت عروق مویرگ ها را از هم دور می کنند و در فاصله 150-200 میکرون از آنها مناطقی از هیپوکسی مزمن وجود دارد که اکسیژن به آنها نمی رسد. علاوه بر این ، تقسیم سلولی کنترل نشده منجر به افزایش دوره ای فشار داخل تومورال می شود ، به همین دلیل فشرده سازی موقت مویرگهای فردی و توقف میکروسیرکولاسیون خون در آنها وجود دارد ، در حالی که تنش اکسیژن (pO2) می تواند به صفر برسد و بنابراین وضعیت هیپوکسی حاد مشاهده می شود. در چنین شرایطی ، برخی از سلولهای تومور حساس به رادیواکتیو می میرند ، در حالی که سلولهای مقاوم به رادیو باقی می مانند و همچنان تقسیم می شوند. این سلول ها نامیده می شوند سلولهای تومور هیپوکسیک.
روشهای کنترل حساسیت رادیویی بافت در طول پرتودرمانی بر اساس تفاوت در خون رسانی و رژیمهای اکسیژن ، متابولیسم و میزان تقسیم سلولی در تومورها و بافتهای طبیعی است. افزایش حساسیت رادیویی سلول های تومور هیپوکسیک اکسیژن به عنوان حساس کننده استفاده می شود... در سال 1950 ، دانشمندان انگلیسی روشی را توسعه دادند پرتودرمانی اکسیبار، که در آن جلسات پرتودرمانی ، بیمار در یک محفظه فشار قرار می گیرد که در آن اکسیژن تحت فشار سه اتمسفر وجود دارد. در این حالت ، هموگلوبین با اکسیژن اشباع شده و تنش اکسیژن محلول در پلاسمای خون به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. استفاده از این روش به طور قابل توجهی درمان چندین نوع تومور ، در درجه اول سرطان دهانه رحم و نئوپلاسم های سر و گردن را بهبود بخشیده است. در حال حاضر ، روش دیگری برای اشباع سلول ها با اکسیژن استفاده می شود - تنفس با کربوژن ، مخلوطی از اکسیژن و 3-5٪ دی اکسید کربن، که با تحریک مرکز تنفسی ، تهویه ریوی را تقویت می کند. تجویز نیکوتین آمید ، دارویی که عروق خونی را گشاد می کند ، به بهبود اثر درمانی کمک می کند. توجه زیادی به توسعه ترکیبات شیمیایی با خواص گیرنده الکترون ، که مانند اکسیژن ، دارای الکترون جفت نشده هستند ، می شود و به همین دلیل واکنش پذیری بالا تضمین می شود. برخلاف اکسیژن ، حساس کننده های پذیرنده الکترون در سلول در فرایند متابولیسم انرژی استفاده نمی شوند و بنابراین م moreثرتر هستند.
علاوه بر هیپوکسی ، انکولوژی تشعشعی از موارد استفاده می کند هایپرترمییعنی ، کوتاه مدت ، در عرض 1 ساعت ، گرم شدن موضعی قسمتهای خاصی از بدن (هایپرترمی موضعی) یا گرم شدن کل بدن ، به استثنای مغز ، تا دمای 40-43.5 درجه سانتی گراد (هیپرترمی عمومی). این دما باعث مرگ برخی از سلول ها می شود ، که در شرایط کاهش تنش اکسیژن ، مشخصه مناطق هیپوکسیک نئوپلاسم های بدخیم ، افزایش می یابد. هایپرترمی فقط برای درمان نئوپلاسم های بدخیم و خوش خیم (عمدتا آدنوم پروستات) استفاده می شود. برای دستیابی به اثرات درمانی بیشتر ، هایپرترمی در ترکیب با پرتودرمانی و شیمی درمانی استفاده می شود ، در حالی که هایپرترمی قبل یا بعد از تابش انجام می شود. جلسات هایپرترمی 2-3 بار در هفته انجام می شود ، در حالی که گرم شدن تومور بعد از جلسه اشعه بیشتر به منظور ایجاد دمای بالاتر در تومور نسبت به بافتهای معمولی استفاده می شود. در دماهای بالا ، پروتئین های خاصی (پروتئین های شوک حرارتی) در سلول های توموری سنتز می شوند که در بازیابی سلول ها در تابش نقش دارند ، بنابراین بخشی از آسیب در سلول های توموری تحت تابش بازیابی می شود و تابش مکرر باعث مرگ این سلول های ترمیم شده و سلولهای تازه تشکیل شده ثابت شده است که یکی از عوامل افزایش اثر تابش با کمک هایپرترمی سرکوب توانایی های ترمیمی سلول سرطانی است.
به طور تجربی ثابت شده است که وقتی سلولها تا دمای 42 درجه سانتیگراد گرم می شوند تحت تابش قرار می گیرند ، اثر مخرب به pH محیط سلول بستگی دارد ، در حالی که کمترین مرگ سلول در pH = 7.6 و بیشترین در pH = 7.0 مشاهده می شود. و یا کمتر. برای افزایش اثربخشی درمان تومور ، مقدار زیادی گلوکز به بدن تزریق می شود که تومور با حرص و طمع آن را جذب کرده و به اسید لاکتیک تبدیل می کند ، بنابراین ، pH در سلول های تومور به 6 و 5.5 کاهش می یابد. ورود مقدار زیاد گلوکز به بدن نیز میزان قند خون را 3 تا 4 برابر افزایش می دهد ، بنابراین ، pH به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و اثر ضد توموری هایپرترمی افزایش می یابد ، که خود را در مرگ توده ای سلول ها نشان می دهد.
هنگام توسعه روش های تابش تومور ، مشکل محافظت در برابر اشعه بافتهای طبیعیبنابراین ، لازم است روشهایی ایجاد شود که مقاومت رادیویی بافتهای طبیعی را افزایش دهد ، که به نوبه خود دوز تابش تومورها را افزایش داده و اثربخشی درمان را افزایش می دهد. در حال حاضر ثابت شده است که در شرایط هیپوکسی ، آسیب تابشی به سلول های توموری در مقایسه با تابش هوا به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این امر زمینه را برای استفاده از روشهای تابش تومورها در شرایط هیپوکسی گاز (اکسیژن) برای محافظت انتخابی از بافت طبیعی فراهم می آورد. در حال حاضر ، جستجو برای محافظان شیمیایی رادیویی که دارای اثر محافظتی انتخابی فقط برای بافتهای طبیعی هستند و در عین حال از سلولهای تومور در برابر آسیب محافظت نمی کنند ، ادامه می یابد.
در درمان بسیاری از بیماریهای انکولوژیکی ، از درمان پیچیده استفاده می شود ، یعنی استفاده ترکیبی از پرتودرمانی و داروهای شیمی درمانی که دارای اثر رادیومدید کننده هستند. تابش برای سرکوب رشد تومور زیرین و درمان دارویی برای مبارزه با متاستازها استفاده می شود.
در پرتودرمانی ، از ذرات سنگین هسته ای به طور گسترده ای استفاده می شود - پروتونها ، یونهای سنگین ، π- مزونها و نوترونهای انرژیهای مختلف... پرتوهای ذرات باردار سنگین در شتاب دهنده ها ایجاد می شوند و پراکندگی جانبی کمی دارند ، که این امر امکان ایجاد زمینه های دوز را با یک کانتور مشخص در امتداد مرز تومور ممکن می سازد. همه ذرات دارای انرژی یکسان و بر همین اساس عمق نفوذ یکسانی به بافت هستند که باعث می شود تابش کمتری به بافتهای طبیعی واقع در امتداد پرتو خارج از تومور انجام شود. در ذرات باردار سنگین ، اتلاف انرژی خطی در پایان اجرا افزایش می یابد ، بنابراین ، دوز فیزیکی ایجاد شده در بافتها با افزایش عمق نفوذ کاهش نمی یابد ، همانطور که در مورد تابش با تشعشعات یونیزه کننده به ندرت افزایش می یابد ، اما افزایش می یابد. افزایش دوز تشعشع جذب شده در بافتها در پایان دویدن ، قله براگ نامیده می شود. با استفاده از فیلترهای شانه ای شانه در مسیر ذرات می توان قله براگ را به اندازه تومور گسترش داد. شکل 6 نتایج ارزیابی توزیع عمقی دوز تولید شده توسط انواع مختلف تابش را هنگام تابش تومور با قطر 4 سانتی متر ، واقع در بدن در عمق 8 تا 12 سانتی متر نشان می دهد.
برنج. 6. توزیع فضایی دوز جذب شده اشعه انواع مختلف تابش
اگر دوز نسبی تابش برابر وحدت در وسط تومور ، یعنی 10 سانتی متر از سطح بدن قرار گیرد ، پس با تابش گاما و نوترون ، دوز در ورودی پرتو (یعنی در بافتهای معمولی) دو برابر دوز در مرکز تومور در این حالت ، تابش بافت های سالم نیز پس از عبور پرتو تابش از تومور بدخیم رخ می دهد. هنگام استفاده از ذرات باردار سنگین (پروتونهای شتابدهنده و π- مزونها) که انرژی اصلی را مستقیماً به تومورها منتقل می کنند و نه به بافتهای طبیعی ، تصویر متفاوتی مشاهده می شود. دوز جذب شده در تومور بیشتر از دوز جذب شده در بافتهای طبیعی واقع در امتداد پرتو است ، هم قبل از ورود به تومور و هم پس از خروج از تومور.
درمان جسمی(تابش با پروتونهای شتاب گرفته ، یونهای هلیوم و هیدروژن) برای تابش تومورهای واقع در نزدیکی اندامهای حیاتی استفاده می شود. به عنوان مثال ، اگر تومور در نزدیکی نخاع ، بافتهای مغز ، در نزدیکی اندامهای حساس به تابش لگن کوچک ، در کره چشم قرار داشته باشد.
نوترون درمانیثابت شد که در درمان چندین نوع تومور آهسته رشد می کند (سرطان پروستات ، سارکوم بافت نرم ، سرطان غدد بزاقی). از نوترونهای سریع با انرژی تا 14 مگا الکترون ولت برای تابش استفاده می شود. در سالهای اخیر ، علاقه به درمان ضبط نوترون، که برای آن نوترونهای حرارتی با انرژی پایین 0.25-10 keV استفاده می شود ، که در راکتورهای هسته ای تولید می شوند و از طریق مجاری جداگانه به اتاقهای تصفیه واقع در نزدیکی راکتور منتقل می شوند. برای جذب نوترون از اتمهای بور -10 و گادولینیوم -157 استفاده می شود. هنگامی که یک نوترون توسط اتمهای بور -10 اسیر می شود ، به اتمهای لیتیوم و ذرات آلفا تجزیه می شود ، که مسیر آنها در بافتها برابر چندین قطر سلولی است ، بنابراین ، منطقه قرار گرفتن در معرض تابش شدید تنها می تواند توسط سلولهایی که در آن قرار دارند محدود شود. محتوای بور بالایی خواهد داشت. جذب نوترونها توسط گادولینیوم -157 همچنین منجر به پوسیدگی هسته های آن می شود که با تابش گاما و تشکیل دو نوع الکترون همراه است - الکترونهای Auger و الکترونهای تبدیل. الکترونهای حسی دارای محدوده بسیار کوتاهی هستند ، بنابراین ، برای آسیب رساندن به سلول ، گادولینیوم باید در خود سلول باشد ، اما گادولینیوم به داخل سلول نفوذ نمی کند ، بنابراین اصلی ترین اثر مخرب ناشی از الکترونهای تبدیل ناشی از پوسیدگی گادولینیوم است. در فضای بین سلولی برای درمان ضبط نوترونی ، لازم است از انتقال بور و گادولینیوم به طور مستقیم به سلول های تومور یا حداقل به فضای بین سلولی اطمینان حاصل شود. شرط لازم برای این امر این است که اطمینان حاصل شود که این عناصر فقط وارد بافت های تومور می شوند ، در حالی که امکان ورود آنها به سلولهای بافتهای طبیعی را منتفی می دانند. برای تحقق این شرط ، لازم است از حامل های مصنوعی بور و گادولینیوم استفاده شود.
انواع مختلف تومورها از نظر میزان رشد بسیار متفاوت هستند. میزان رشد تومور نه تنها با طول چرخه سلولی بلکه با نسبت سلولهایی که دائما در حال مرگ هستند و از تومور خارج می شوند تعیین می شود. در بافتهای معمولی در ناحیه تابش ، سلولهایی نیز در مراحل مختلف چرخه وجود دارد و نسبت بین سلولهای تقسیم کننده و در حال استراحت در ابتدا و انتهای تابش یکسان نیست. عمق آسیب به سلولهای توموری و بافتهای طبیعی پس از یک بار تابش ، با حساسیت رادیویی اولیه آنها و با تابش جزئی - علاوه بر کارآیی بازیابی سلولها از ضایعات زیر مرگ تعیین می شود. اگر وقفه تا قسمت دوم تابش 6 ساعت یا بیشتر باشد ، تقریباً ترمیم کامل آسیب به این نوع سلول ها امکان پذیر است ، بنابراین این سلول ها نمی میرند. همزمان با بهبودی ، مرگ در برخی از انواع سلول ها ثبت می شود. به عنوان مثال ، سلولهای منشأ لنفوئیدی در اولین روز پس از تابش شروع به مرگ می کنند. مرگ سلولهای کشنده با منشاء دیگر (یعنی غیر لنفوئیدی) ، چه تومور و چه بافتهای سالم ، چند روز طول می کشد و هم در تقسیم بعدی و هم چند ساعت پس از آن رخ می دهد. سلولهای توموری خارج از چرخه و همچنین سلولهای در حال استراحت بافتهای طبیعی ممکن است علائم آسیب کشنده ای را برای مدت معینی نشان ندهند. بلافاصله پس از تابش ، اکثر تومورها حتی پس از تابش دوز بالا به رشد خود ادامه می دهند ، که متعاقباً منجر به مرگ بخش قابل توجهی از سلول ها می شود. این به دلیل تقسیم سلولهایی است که قابلیت زنده ماندن خود را حفظ کرده اند و همچنین به دلیل تقسیمات متعدد سلولهای کشنده آسیب دیده است.
بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض اشعه در تومور ، نسبت سلولهای نسبتاً مقاوم به رادیویی که در زمان قرار گرفتن در معرض هیپوکسی قرار دارند و سلولهایی که در مقاوم ترین مراحل چرخه سلولی هستند ، افزایش می یابد. هنگام دریافت یک دوره استاندارد پرتودرمانی ، زمانی که بخشها در فواصل 24 ساعته انجام می شوند ، تا زمان تابش بعدی ، سلولها مراحل زیر را طی می کنند. از یک سو ، به لطف بهبودی از ضایعات بالقوه کشنده و زیر کشنده ، مقاومت رادیویی تومور و سلولهای طبیعی افزایش می یابد. از سوی دیگر ، از سرگیری همزمان تقسیم و انتقال سلول ها از مقاوم ترین مراحل به رادیویی به حساس به پرتوهای بیشتر ، منجر به افزایش حساسیت رادیویی می شود. این فرایندها پس از هر بخش از تابش تولید می شوند ، بنابراین ، مدتی پس از شروع دوره تابش ، تعداد سلول های مرده از تعداد سلول های تازه تشکیل شده فراتر می رود ، بنابراین حجم تومور کاهش می یابد. با ادامه روند تابش ، لحظه تقسیم سلولی تسریع شده تومور و بافتهای طبیعی فرا می رسد ، که منجر به جمعیت مجدداین بافتها (یا خوددرمانی). تجمع مجدد به لطف سلولهای تومور حفظ شده قابل تقسیم انجام می شود ، که در همان زمان مقدار کافی مواد مغذی و اکسیژن دریافت می کنند ، بنابراین رشد تومور از سر گرفته می شود. با تابش کسری ، لازم است میزان مجدد جمعیت تومور را بدانیم ، زیرا با تقسیم دوز ، افزایش جزئی در فاصله بین بخشها می تواند به تعادل پویا منجر شود ، که در آن میزان سرکوب رشد تومور در واحد دوز سقوط.
در حال حاضر ، پرکاربردترین دوره درمان درمانی با تابش روزانه تومور با دوز 2 Gy ، در حالی که کل دوز کل 60 Gy و مدت کل دوره 6 هفته است. برای افزایش اثربخشی پرتودرمانی ، از روشهای جدید تجزیه دوز استفاده می شود - چند کسری - تجویز روزانه 2-3 بخش به جای یک ، که به کاهش شدت آسیب های ناشی از تابش دور کمک می کند. با پرتودرمانی برای اکثر تومورهای بدخیم ، هنوز درمان 100٪ برای بیماران سرطانی امکان پذیر نیست.
نتیجه
بنابراین ، آگاهی از قاعده های عمل بیولوژیکی تابش یونیزان در سطح سلول ها ، میکروارگانیسم ها و همچنین ارگانیسم گیاهان و حیوانات ، امکان استفاده گسترده از تابش یونیزه کننده در تابش های مختلف و فناوری های بیولوژیکی را ممکن می سازد.
ادبیات
1. Grodzinsky D. M. رادیوبیولوژی گیاهان / D.M. گرودزینسکی ، کیف: ناوکووا دومکا ، 1989 ، 384 ص.
(2) گلیایف ، G.V. Genetics. - ویرایش سوم ، Rev. و اضافه کنید / G.V. گولیایف مسکو: کولوس ، 1984.351 ص.
3. ایوانوفسکی ، یو. A. تأثیر تحریک تابش تحت تأثیر دوزهای بزرگ و کوچک تابش یونیزان / چکیده پایان نامه برای درجه دکترای علوم زیستی. ولادیوستوک 2006 - 46 ص.
4. K aushanskii، D. A.، Kuzin، A.M. فناوری تابش زیستی / D.A. کاوشانسکی ، A.M. کوزین م.: Energoatomizdat. 1984.152 S.
5. کوزین ، A.M. ، Kaushansky ، D.A. رادیوبیولوژی کاربردی: (مبانی نظری و فنی) / A.M. کوزین ، D.A. کاوشانسکی. م.: Energoatomizdat. 1981.224 ثانیه
6. R و درباره b و حدود l o g و I / A.D. بلوف ، V.A. کرشین ، N.P. لیسنکو ، V.V. پاک و دیگران / اد. بلووا م .: کولوس ، 1999. 384 درجه سانتیگراد
7. سامسونوا ، N.E. تابش یونیزه و تولید کشاورزی. 2007
8. یارموننکو ، SP رادیوبیولوژی انسان و حیوانات: کتاب درسی. دفترچه راهنما / S.P. Yarmonenko. - م.: بالاتر مدرسه. ، 2004.- 549 ص.
9. استفاده از رادیونوکلئیدها و اشعه یونیزان در حفاظت از گیاهان (مجموعه مقالات علمی) / آلما آتا ، شاخه شرقی VASKhNIL ، 1980. 132 ثانیه
10. آندریف ، S. V. ، Evlakhova ، A. A. ایزوتوپهای رادیواکتیو در حفاظت از گیاهان / S.V. آندریف ، A.A. اولاخوا ، لنینگراد ، "کولوس" ، 1980. 71 ص.
11. پردازش تابش غذا / ویرایش شده توسط V.I. Rogachev. مسکو ، اتومیزدات ، 1971. 241 ثانیه
کاربرد
مقدمه ……………………………………………………………………………… ..3
1. تکنولوژي تابشي-زيست شناسي در كشاورزي
1.1 زمینه های کاربرد فناوری بیولوژیکی تابش ……………………… .4
1.2 جهش زایی تابشی به عنوان مبنایی برای به دست آوردن انواع جدید گیاهان کشاورزی ، میکروارگانیسم ها ………………………………………………………………… ..
1.3 استفاده از اثر تحریک کننده تشعشع یونیزه کننده در شاخه های کشاورزی ………………………………………………………………………… ..12
1.4. استفاده از تشعشع یونیزه کننده در تولید خوراک و افزودنی های خوراک دامهای مزرعه …………………………………………………………………………………… ………………………… ..19
1.5. استفاده از تشعشع یونیزه کننده برای عقیم سازی اشعه ………… .20 منبع دامپزشکی ، آماده سازی باکتریایی و برای دریافت واکسن های رادیویی
1.6 عقیم سازی اشعه ای حیوانات و آفات حشرات …………………… 27
1.7 استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو به عنوان شاخص
در دامداری ……………………………………………………………………… 29
1.8 استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو به عنوان شاخص
در پرورش گیاه …………………………………………………………………… .31
1.9 ضدعفونی پرتودهی کود و رواناب کود از دامداری ها. ضدعفونی مواد اولیه با منشاء حیوانی در صورت بیماریهای عفونی …… ..31
2. تکنولوژي تابشي- زيست شناسي در صنعت پردازش …………………………………………………………………………… 32
2.1 استفاده از تابش های یونیزه کننده در صنایع غذایی برای افزایش طول عمر دام ، محصولات ، سبزیجات و ماهی ……………………………………………………………………… ………………… 32
2.2 .. تغییر کیفیت مواد اولیه به منظور بهبود پردازش تکنولوژیکی آن ... ..39
2.3. تسریع فرآیندهای کند حرکت در فناوری غذا …………………… .41
3. تکنولوژي پرتو-زيست شناسي در دارو ……………. 42
3.1. استفاده از اشعه یونیزه کننده در صنعت پزشکی ، برای تشخیص و درمان بیماری ها در انسان و حیوان ........................... .................................. 42
3.2. استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو و اشعه یونیزه کننده برای تشخیص و درمان بیماریها ……………………………………………………………… .44
نتیجه گیری ……………………………………………………………………… .54
ضمائم ………………………………………………………………………… ..56
عقیم سازی اشعه ای محیط کشت برای کشت میکروب ها و ویروس ها ، خواص تغذیه ای برخی از انواع میکروارگانیسم ها را افزایش می دهد. به عنوان مثال ، برای باکتریهای گره ای تثبیت کننده نیتروژن. بهترین ماده مغذی نیتراتگیت ذغال سنگ نارس است که تحت استریلیزاسیون اشعه قرار می گیرد. با استریلیزاسیون تابشی بستر ، محتوای اجسام میکروبی در محصول نهایی افزایش می یابد و آلودگی میکرو فلورای خارجی در مقایسه با عقیم سازی حرارتی کاهش می یابد.
ایزوتوپها ، به ویژه رادیواکتیو ، کاربردهای زیادی دارند. جدول 1.13 نمونه های منتخبی از برخی کاربردهای صنعتی ایزوتوپ ها را ارائه می دهد. هر تکنیکی که در این جدول ذکر شده است در صنایع دیگر نیز استفاده می شود. به عنوان مثال ، روش تعیین نشت یک ماده با استفاده از رادیوایزوتوپ ها مورد استفاده قرار می گیرد: در صنعت نوشیدنی برای تعیین نشت از مخازن ذخیره سازی و خطوط لوله. در ساخت سازه های مهندسی برای
جدول 1.13. برخی از کاربردهای ایزوتوپهای رادیویی
تعیین نشت از خطوط لوله آب زیرزمینی ؛ در صنعت انرژی برای تشخیص نشت مبدلهای حرارتی در نیروگاهها ؛ در صنعت نفت برای تشخیص نشت از خطوط لوله زیرزمینی نفت ؛ در خدمت کنترل فاضلاب و فاضلاب برای تعیین نشت از جمع کننده های اصلی.
ایزوتوپها نیز به طور گسترده ای در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می گیرند. به طور خاص ، آنها برای تعیین مکانیسم واکنش های شیمیایی استفاده می شوند. به عنوان مثال ، اجازه دهید به استفاده از آب برچسب گذاری شده با ایزوتوپ اکسیژن پایدار 180 برای مطالعه هیدرولیز استرها مانند اتیل استات اشاره کنیم (همچنین بخش 19.3 را ببینید). با استفاده از طیف سنجی جرمی برای تشخیص ایزوتوپ 180 ، مشخص شد که در طول هیدرولیز ، اتم اکسیژن از مولکول آب به اسید استیک منتقل می شود و نه به اتانول.
رادیوایزوتوپها به عنوان اتم های برچسب دار در تحقیقات بیولوژیکی به طور گسترده ای استفاده می شوند. به منظور ردیابی مسیرهای متابولیک در سیستمهای زنده ، از رادیوایزوتوپهای کربن 14 ، تریتیوم ، فسفر 32 و گوگرد 35 استفاده می شود. به عنوان مثال ، جذب فسفر توسط گیاهان از خاک بارور را می توان با استفاده از کودهایی که حاوی مخلوطی از فسفر 32 هستند ، پیگیری کرد.
پرتو درمانی.
تابش یونیزه قادر به تخریب بافت زنده است. بافتهای بدخیم تومور نسبت به بافتهای سالم نسبت به اشعه حساس تر هستند. این امر درمان سرطان ها را با اشعه های γ ساطع شده از منبعی که از ایزوتوپ رادیواکتیو کبالت 60 استفاده می کند ، ممکن می سازد. تابش به ناحیه ای از بدن بیمار که تحت تأثیر تومور قرار گرفته است ، هدایت می شود. جلسه درمان چند دقیقه طول می کشد و روزانه به مدت 2-6 هفته تکرار می شود. در طول جلسه ، تمام قسمت های دیگر بدن بیمار باید به دقت با مواد غیر قابل نفوذ در برابر اشعه پوشانده شود تا از تخریب بافت های سالم جلوگیری شود.
تعیین سن نمونه ها با استفاده از رادیوکربن
بخش کوچکی از دی اکسید کربن در جو حاوی ایزوتوپ رادیواکتیو است. گیاهان در طول فتوسنتز این ایزوتوپ را جذب می کنند. بنابراین ، پارچه از همه
گیاهان و حیوانات نیز حاوی این ایزوتوپ هستند. بافتهای زنده دارای سطح ثابت رادیواکتیویته هستند ، زیرا کاهش آن در اثر پوسیدگی رادیواکتیو با تأمین ثابت رادیوکربن از جو جبران می شود. با این حال ، به محض مرگ گیاه یا حیوان ، عرضه رادیوکربن به بافتهای آن متوقف می شود. این منجر به کاهش تدریجی سطح رادیواکتیویته در بافت مرده می شود.
رادیواکتیویته ایزوتوپ به دلیل پوسیدگی است
روش زمین سنجی رادیوکربنی در سال 1946 توسط W.F. لیبی ، که در سال 1960 جایزه نوبل شیمی را برای آن دریافت کرد. این روش امروزه به طور گسترده توسط باستان شناسان ، مردم شناسان و زمین شناسان مورد استفاده قرار می گیرد تا نمونه هایی تا 35000 سال قدمت داشته باشد. دقت این روش تقریباً 300 سال است. بهترین نتایج هنگام تعیین سن پشم ، دانه ها ، پوسته ها و استخوان ها به دست می آید. برای تعیین سن نمونه ، فعالیت تابش p (تعداد پوسیدگی در دقیقه) در هر 1 گرم کربن موجود در آن اندازه گیری می شود. این اجازه می دهد تا سن نمونه با استفاده از منحنی پوسیدگی رادیواکتیو برای ایزوتوپ تعیین شود.
نیمه عمر آن 5700 سال است. بافت زنده در تماس فعال با جو دارای فعالیت 3/15 دس / دقیقه در هر 1 گرم کربن است. با توجه به این داده ها ، لازم است:
الف) ثابت فروپاشی برای
ب) منحنی پوسیدگی را ترسیم کنید
ج) سن دریاچه دهانه اورگان در ایالات متحده را محاسبه کنید) ، که منشأ آتشفشانی دارد. مشخص شد که درخت در طول واژگون شده است
فوران ، که منجر به ظاهر دریاچه شد ، دارای فعالیت 6.5 دس / دقیقه در هر 1 گرم کربن است.
الف) ثابت فروپاشی را می توان از معادله یافت
ب) منحنی پوسیدگی نمودار فعالیت در مقابل زمان است. داده های مورد نیاز برای ساخت این منحنی را می توان با دانستن نیمه عمر و فعالیت اولیه نمونه (فعالیت بافت زنده) محاسبه کرد. این داده ها در جدول آورده شده است. 1.14 منحنی پوسیدگی در شکل نشان داده شده است. 1.32
ج) سن دریاچه را می توان با استفاده از منحنی پوسیدگی تعیین کرد (خطوط خط کشی شده در شکل 1.32 را ببینید). این سن 7000 سال است.
جدول 1.14. داده های رسم منحنی پوسیدگی کربن مورد استفاده در تعیین سن نمونه ها
برنج. 1.32 منحنی پوسیدگی رادیواکتیو ایزوتوپ
بسیاری از سنگ های روی زمین و ماه حاوی رادیو ایزوتوپ هایی با نیمه عمر به ترتیب سال هستند. با اندازه گیری و مقایسه محتوای نسبی این رادیوایزوتوپ ها با محتوای نسبی محصولات پوسیدگی آنها در نمونه های چنین سنگهای متخلخل ، می توان سن آنها را تعیین کرد. سه روش مهم زمین شناسی بر اساس تعیین فراوانی نسبی ایزوتوپ ها (سالهای نیمه عمر) است. (نیمه عمر در سال) و (نیمه عمر در سال).
روش دوستیابی پتاسیم و آرگون.
مواد معدنی مانند میکا و برخی از انواع فلدسپات حاوی مقادیر کمی رادیوایزوتوپ پتاسیم -40 هستند. با تجزیه الکترون و تبدیل به آرگون -40 پوسیده می شود:
سن نمونه بر اساس محاسباتی است که از داده های فراوانی نسبی پتاسیم -40 در نمونه در مقابل آرگون -40 استفاده می کند.
روش دوستیابی روبیدیوم و استرانسیوم.
برخی از قدیمی ترین سنگ های روی زمین مانند گرانیت های ساحل غربی گرینلند حاوی روبیدیوم هستند. تقریباً یک سوم کل اتمهای روبیدیوم روبیدیم -87 رادیواکتیو هستند. این رادیوایزوتوپ تجزیه شده و ایزوتوپ پایدار استرانسیوم -87 را تشکیل می دهد. محاسبات بر اساس استفاده از داده ها در مورد فراوانی نسبی ایزوتوپهای روبیدیوم و استرانسیوم در نمونه ها ، تعیین سن چنین سنگهایی را ممکن می سازد.
روش دوستیابی اورانیوم و سرب
ایزوتوپ های اورانیوم تجزیه می شوند و ایزوتوپ های سربی ایجاد می کنند. سن مواد معدنی مانند آپاتیت که حاوی ناخالصی های اورانیوم هستند را می توان با مقایسه میزان ایزوتوپ های خاص اورانیوم و سرب در نمونه های آنها تعیین کرد.
هر سه روش توصیف شده برای تعیین سنگ های زمین استفاده شده است. داده های بدست آمده نشان می دهد که سن زمین برابر با سال است. این روشها همچنین برای تعیین سن سنگهای قمری که از سفرهای فضایی به زمین تحویل داده شد ، مورد استفاده قرار گرفت. سن این نژادها از 3.2 تا سال متغیر است.
تولید و کاربرد ایزوتوپهای رادیواکتیو دانش آموز گروه 1 قبل از میلاد Galtsova Vlada
ایزوتوپ ها گونه هایی از یک عنصر شیمیایی مشابه هستند که از نظر خواص فیزیکوشیمیایی مشابه هستند اما جرم اتمی متفاوتی دارند. اتم هر عنصر شیمیایی از یک هسته با بار مثبت و یک ابر از الکترونهای با بار منفی که اطراف آن را احاطه کرده اند ، تشکیل شده است (همچنین به ATOMS NUCLEUS مراجعه کنید). موقعیت یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی مندلیف (شماره سریال آن) با بار هسته هسته اتمهای آن تعیین می شود. بنابراین ، ایزوتوپ ها انواع و اقسام یک عنصر شیمیایی نامیده می شوند که اتم های آنها دارای بار یکسانی از هسته (و بنابراین عملا یک پوسته الکترون هستند) ، اما از نظر مقدار جرم هسته متفاوت است. با توجه به بیان مجازی F. Soddy ، اتم های ایزوتوپ ها "بیرون" یکسان هستند ، اما "داخل" آنها متفاوت است.
تاریخچه کشف ایزوتوپها اولین اثبات اینکه مواد با رفتار شیمیایی یکسان می توانند خواص فیزیکی متفاوتی داشته باشند ، در مطالعه تغییرات رادیواکتیو اتمهای عناصر سنگین به دست آمد. در سال 1906-07 مشخص شد که محصول پوسیدگی رادیواکتیو اورانیوم - یون و محصول پوسیدگی رادیواکتیو توریم - رادیاتوریوم ، دارای خواص شیمیایی مشابه توریم هستند ، اما از نظر جرم اتمی و ویژگی های پوسیدگی رادیواکتیو با آن متفاوت است. در سال 1932 ، یک نوترون ، ذره ای بدون بار ، با جرمی نزدیک به جرم هسته اتم هیدروژن ، یک پروتون ، کشف شد و یک مدل پروتون-نوترونی از هسته ایجاد شد. در نتیجه ، علم آخرین تعریف مدرن از مفهوم ایزوتوپ ها را ایجاد کرده است
تولید ایزوتوپهای رادیواکتیو ایزوتوپهای رادیواکتیو در راکتورهای هسته ای و شتاب دهنده های ذرات تولید می شوند
کاربرد ایزوتوپهای رادیواکتیو در صنعت باستان شناسی کشاورزی زیست شناسی
ایزوتوپهای رادیواکتیو در زیست شناسی یکی از برجسته ترین مطالعات انجام شده با کمک "اتم های برچسب دار" مطالعه متابولیسم در موجودات زنده بود.
ایزوتوپهای رادیواکتیو در پزشکی هم برای تشخیص و هم برای اهداف درمانی. سدیم رادیواکتیو برای مطالعه گردش خون استفاده می شود. ید در غده تیروئید به ویژه در بیماری گریوز رسوب می کند.
ایزوتوپهای رادیواکتیو در مزرعه تابش بذر گیاهان (پنبه ، کلم ، تربچه). تابش باعث جهش در گیاهان و میکروارگانیسم ها می شود.
ایزوتوپهای رادیواکتیو در باستان شناسی یک برنامه جالب برای تعیین سن اجسام باستانی با منشاء آلی (چوب ، ذغال سنگ). این روش برای تعیین سن مومیایی های مصری ، بقایای آتش سوزی های ماقبل تاریخ استفاده می شود.
ایزوتوپهای رادیواکتیو در صنعت روشی برای نظارت بر سایش حلقه پیستون در موتورهای احتراق داخلی. به شما امکان می دهد در مورد انتشار فلزات و فرآیندهای موجود در کوره بلند قضاوت کنید
یخ شکن هسته ای "لنین" در سال 1959 ایجاد شد. بررسی میزان دوز تابش در محل آن.
کار با مواد رادیواکتیو با استفاده از دستکاری کننده
"اتر" - مبدل رادیو ایزوتوپ برای نیرو بخشیدن به دستگاه ها در فضا و دریا
بررسی درزهای جوش داده شده با استفاده از اشعه γ. تابش محصولات کشاورزی برای افزایش عملکرد آنها
توزیع فسفر رادیواکتیو اضافه شده به کودهای موجود در برگ گوجه فرنگی جعبه دستکش برای کار با مواد رادیواکتیو
دستگاه گاما تراپی. مطالعه غده تیروئید با ید رادیواکتیو
