Удельная активность препарата — выражается в единицах ферментативной активности фермента (МЕ или ЕД) на 1 мг препарата и на 1 мг белка (вторая величина характеризует чистоту препарата). [c.29]
Так как в процессе выделения фермента необходимо знать лишь относительную активность на отдельных стадиях очистки, то выражать ее можно в условных единицах (например, в единицах оптической плотности). Их выбор определяется методом измерения активности. После получения гомогенного или высокоочищенного препарата фермента его активность и удельная активность должны быть определены с использованием наиболее точных методов их измерения и выражены в международных единицах. Результаты очистки фермента суммируют в таблице [c.198]
Идентификация радиоизотопа и определение его радиохимической чистоты. Удельная активность раствора радиоизотопа, рассчитанная на основании паспортных данных, может не совпадать с истинной, поэтому ее следует определять экспериментально. Препараты для измерения активности на счетной установке можно приготовить либо непосредственным выпариванием определенной части разведенного раствора на соответствующей подложке, либо предварительно осаждая определяемый изотоп с носителем из раствора. Детальное описание операций приготовления препаратов для измерения, учитывающее специфику работы с радиоактивными веществами, приведено в работе 2. Данные измерений активности препаратов после введения соответствующей поправки на коэффициент счета переводят в значения величины абсолютной активности (в единицах кюри) и сравнивают с вычисленными по паспорту величинами. Несоответствие может быть обусловлено не только повышенным содержанием данного изотопа в исходном растворе, но и присутствием радиоактивных примесей. Строго говоря, совершенно чистых радиохимически (так же, как и химически чистых) веществ не существует вопрос заключается лишь в степени загрязненности и в том, в какой мере радиоактивные примеси могут повести к искажению результатов эксперимента. [c.169]
Из данных таблицы следует, что в процессе очистки удельная активность гиалуронидазы увеличивается в 8 раз, кроме этого, и общая активность препарата возрастает в 2 раза за счет, вероятно, удаления ингибиторов фермента. Наименьшая кратность очистки наблюдалась при пропускании раствора фермента через сорбент без остановки. Оптимальное время связывание препарата с сорбентом — 20 минут. [c.97]
В химии весьма часто приходится оперировать понятием удельной активности, т. е. абсолютной активности (кюри, милликюри и т, п.), приходящейся на определенное массовое или объемное количество радиоактивного препарата. Удельная активность выражается в единицах кюри (С1)/кг, кюри (С1)/л и т. д. (чаще всего мкюри (/иС1)/г и мкюри (/иС1)/мл). Для обозначения удельной активности жидкостей и газов, помимо наиболее распространенных (мкюри/л или мкюри/мл), существуют еще две единицы удельной радиоактивности, применяющиеся большей частью в медицине эм а н = Ю кюри/л=222 расп./(мин л) и мах е=3,64 X X 10 кюри/л = 780 расп./(мин л). [c.113]
Альфа-излучение характеризуется длиной пробега а-частиц и их энергией. Большая доля энергии при поглощении расходуется на ионизацию вещества. Удельная плотность ионизации воздуха а-частицами меняется в пределах от 2200 до 7000 пар ионов на 1 мм для интервала энергий 7,9—0,95 Мэе. Удельная плотность ионизации воздуха р-частицами составляет всего 5—20 пар ионов на 1 мм пробега в интервале энергий 1,5 Мэе — 60 Кэе. Удельная ионизация у-лучами почти на два порядка меньше. Таким образом, существует возможность определения а-активности препарата На фоне преобладающей р- и у-активности сопутствующих элементов, что особенно важно при анализе реакторных [c.123]
Удельная активность препарата из радиоактивного материала радиоактивность на единицу массы элемента или соответствующего соединения. [c.61]
Практическое применение получили водные растворы соли, поэтому натриевая соль диэтилдитиофосфорной кислоты растворяется в воде, количество которой определяется в зависимости от требуемой удельной активности препарата. Как правило, выпускаемые препараты имеют удельную активность от 5 до 10 мкюри/мл. Значительное распространение получили также коллоидные препараты, содержащие радиоактивный Р . К ним относятся радиоколлоиды фосфата хрома, фосфата цирконила, фосфата иттрия и др. [c.93]
Вследствие весьма низкой удельной активности препарата радиоактивного железа (1—2 мкюри/г), были поставлены опыты по получению аскорбината железа из облученного железа, обогащенного по Fe . В данном случае в качестве исходного сырья использовалась обогащенная по Ге окись железа с удельной активностью (после облучения) до 950 мкюри/г. [c.109]
В соответствии с так называемым обратным методом изотопного разбавления, навеска w неактивного соединения добавляется к препарату, содержащему неизвестное количество того же самого соединения в активной форме. Удельная активность этого соединения известна и равна Sq. После этого изолируется проба соединения в чистом виде, взвешивается и определяется ее активность, как в обычном методе изотопного разбавления. Покажите математическим путем, что уравнение (14.3) в данном случае применимо [201. [c.225]
Активность препаратов определяют титрованием на первичных культурах клеток, например, кожно-мышечной ткани эмбриона человека с вирусом везикулярного стоматита. Противовирусная активность (так называемая удельная активность) нативного интерферона должна быть не менее 32 единиц, концентрированного [c.559]
Во втором случае чувствительность определяется удельной активностью препарата данного элемента, создаваемой вводимым изотопом. [c.8]
Из формулы (43) следует, что для определения содержания одного из компонентов смеси необходимо произвести изотопное разбавление одним компонентом и определить удельную активность препарата, получаемого в результате разбавления. [c.112]
Из формулы (115) следует, что в случае очень трудно растворимых соединений величина удельной активности препарата [c.185]
При подготовке эксперимента исследователю важно правильно рассчитать необходимую и достаточную величину исходной удельной активности используемого радиоизотопа, ибо слишком малая активность препарата увеличит время измерений и снизит достоверность данных, а слишком большая — создаст трудности с точ- [c.165]
Определяют удельную активность тиомочевины, для этого растворяют 10 мг (точная навеска) тиомочевины в метиловом спирте в мерной колбе на 25 мл. При помощи микробюретки наносят 0,1 мл этого раствора на кружок из фильтровальной бумаги. Определяют активность препарата и рассчитывают удельную активность тиомочевины имп/мин-г). Рассчитывают коэффициент обмена. [c.276]
Вводя поправки на геометрию, самопоглощение и поглощение в воздухе и стенках окошка счетчика, вычисляют абсолютную активность препаратов. Исходя из этих величин, оценивают выход продукта по активности. Вычисляют удельную активность полученной пропионовой кислоты. [c.283]
Общая точность результата зависит от точности определения удельной активности, которая должна быть выполнена особенно тщательно. Очевидно, большую ошибку можно внести при определении значения /(,. Препараты для измерения удельной активности соединения и исходного раствора должны быть приготовлены одинаковым способом, иметь одинаковую толщину, а все измерения активности выполнены в одинаковых условиях.- Чтобы избежать ошибок, связанных с разрешающим временем счетной установки, при определении больших значений активности исходного раствора изотопа производится несколько последовательных разбавлений до тех пор, пока величина активности препарата [c.317]
Удельная активность исходного раствора изотопа /д рассчитывается умножением измеренного значения активности препарата в чашечке /пр, полученного измерением пробы, объемом Упр на кратность разбавления п [c.318]
Например, Ю. В. Яковлев и Н. Н. Догадкин [194] при активационном анализе индия определили, что удельная активность образца весом 100 мг составляет только 42% удельной активности стандарта (И мкг индия). Поэтому активность препаратов определяемых элементов, выделенных из анализируемого образца весом 100 мг, умножали на коэффициент 2,4 и сравнивали с активностями стандартов. [c.128]
Счетчики внутреннего наполнения обладают почти 100%-ной эффективностью счета, что позволяет определять активность препарата с низкой удельной активностью. [c.22]
Расчет абсолютной удельной активности препарата. Определив величины всех указанных поправок, скорости счета исследуемого препарата, можно рассчитать абсолютную удельную активность N по формуле [c.62]
Под удельной активностью вещества понимают выраженное в тех или иных единицах отношение числа молекул вещества, содержащих радиоактивные изотопы, к общему числу молекул этого вещестпа. Обычно число молекул, содержащих радиоактивный изотоп, в данном препарате характеризуют числом импульсов в минуту, регистрируемых счетчиком или числом милликюри (мкюри) или ыикрокюрн (мккюри) радиоактивности, содержан ейся в препарате. Общее количество вещества характеризуют числом мг. Поэтому удельная активность препарата выражается в имп/мин-мг или в мкюри мг или мккюри мг. Эта величина леп о измеряется радиохимическими методами, если исследуемое вещество выделено в чистом виде. [c.45]
Эта зависимость выражается графически, как показано на рис. 31. Экспериментальные данные обрабатывают, используя указанные графические способы. Определяют величины Кт и V. В случае двух- и трехсубстратных реакций определяют Кт для разных субстратов. По найденным величинам V рассчитывают удельную активность препарата фермента. [c.210]
Кюветы спектрофотометра заполняют средой, содержащей фосфатный буфер (pH 7,4), 1 мМ K N, 1 мкМ ротенон, 1,5 мМ НАДН, 10—20 мкМ цитохром с. Устанавливают длину волны 550 нм (точно ). Для этого кювету помещают в кюветное отделение, устанавливают длину волны по шкале прибора на отметке 550 нм и добавляют к среде нейтрализованный (pH 7,4) раствор аскорбиновой кислоты (конечная концентрация — 5—10 мМ). Цитохром с немедленно восстанавливается, и раствор меняет цвет от красновато-оранжевого до ярко-розового. Устанавливают шкалу длин волн на 550 нм по максимальному поглощению раствора восстановленного цитохрома с, при дальнейшей работе установку длин волн не меняют. Реакцию начинают внесением препаратов в кювету, содержащую окисленный цитохром с, и регистрируют увеличение поглощения при 550 нм. Рассчитывают удельную активность препаратов в микроэлектронэквивалентах за 1 мин в расчете на 1 мг белка. Коэффициент миллимолярной экстинкции для цитохрома с Активность фермента, характерного для внешней мембраны, определяют по разнице скоростей реакций в присутствии и в отсутствие ротенона. [c.412]
Высокая удельная а-активность препаратов ( 136 ООО а-расп/ман мкг) вызывает радиолитическое разложение воды с образованием окислителей — свободных радикалов НО и НО2, а также Н2О2 и восстановителей (атомарный водород и Н2О2). [c.81]
В связи с тем, что пятно сарколизина просматривается в ультрафиолетовом свете при копцентрации >60 мкг/г, а концентрация испытуемого активного препарата 15 жкг/г, это пятно НС просматривается. Поэтому положение пятна устанавливают ПО радиоавтограмне. Удельную акгивность измеряют согласно ВТУ, [c.43]
На ультрахемископе устанавливают место расположения 5-фтор-урацила (темное пятно с Rf=Ofi i—0,65). Вырезают этот участок бумаги и измеряют скорость счета на торцовом счетчике. Оставшиеся части хроматограммы разделяют на участки 1,5 см и измеряют для каждого из них скорость счета. Для определения относительной активности компонентов необходимо просуммировать скорость счета отрезков бумаги, превышающих фон в два раза, н отнести скорость Счета каждого нз них к сумме скоростей счета всей хроматограммы. Измерение удельной активности препарата проводят с помощью общепринятой методики. [c.58]
Принимая в соответствии со сказанным количество С Ог, необходимое для полного покрытия поверхности MgO, можно оценить удельную адсорбционную поверхность MgO в наших опытах. Из рис. 6 следует, что лри полном разложении 6 мг Mg 03-4H20 активность препарата в результате ио1″лощения С Ог составляет 75 000 имп/мин. Так как после [c.319]
Другой случай учета самоослабления предполагает постоянство общей активности измеряемых образцов при различной их толщине, так что удельная активность препаратов изменяется. Например, изготовлена серия источников р-излучения осаждением из растворов с одинаковым количеством радиоактивного изотопа, но с различными количествами носителя. Зависимость скорости счета таких источников от их толщины показана на рис. 60. Начальный участок кривой самоослабления экстраполируют к нулевой толщине препарата коэффициент самоослабления опре- [c.71]
Определение удельной активности меченого соединения. Удельную активность меченого соединения можно найти непосредственным измерением активности препарата определенного веса. Однако при больших удельных активностях такой способ не будет достаточно точным. Обычно определяют точную активность раствора, взятого для приготовления меченого соединения после предварительного разбавления аликвотной части его до значений, удобных для измерения. Количество добавленного макрокомионента определяют непосредственным взвешиванием или по объему титрованного раствора. Все измерения активности проводят в идентичных условиях, обращая особое внимание на толщину измеряемых образцов, изменение которой должно обязательно учитываться. [c.228]
Приготовление препаратов выделением радиоизотопа с носителем из раствора, с последующим фильтрование м. Измерение активности препаратов, приготовленных методом нака-пьшания аликвотной части анализируемого раствора на фильтр или выпариванием в измерительных чашечках, дает очень точные результаты, однако этот способ удобно применять лишь в случае радиохимически чистого раствора излучателя с достаточно высокой удельной активностью. [c.260]
Значительный интерес представляет недавно разработанный субсте-хиометрический вариант изотопного разбавления, позволяющий провести количественное определение по изменению удельной активности препаратов при неполном выделении определяемого элемента. Чувствительность метода при использовании радиоизотопов с высокой удельной активностью достигает 10- —10 % [32—35]. [c.9]
Препарат Удельная активность, мкюри1мл Расчетное содержание изотопа, г/мл Измеренное содержание элемента, г мл [c.281]
На приводимых графиках (см. рис. 4а и 46) теоретические кривые, показанные сплошными линиями, сопоставлены с результатами экспериментальных измерений. Сопоставление теоретических и опытных данных охватывает интервал изменения скоростей от 4 до 63 см 1мин, длины слоев — от 11 до 83 сж и значений р — от 36,6 до 1,20. Соноставление опытных данных по динамике сорбции с теоретическими показывает хорошее совпадение выходных кривых с безразмерными графиками, построенными для соответствующих значений. Однако наблюдается незначительная тенденция к более крутому подъему опытных кривых по сравнению с теоретическими. Такой характер отклонений, вероятно, связан с нестрогим соблюдением линейности в той области концентраций, в которой мы вынуждены были работать из-за малой удельной активности препарата. [c.169]
Первые высокоочищенные препараты ацетилхолинэстеразы нервной ткани были получены Нахманзоном и Розенбергом [93]. Эти авторы использовали в качестве источника фермента наиболее богатую ацетилхолинэстеразой ткань электрического органа Е1е- trophorus ele tri us. Методом экстракции и фракционирования сульфатом аммония были получены препараты с выходом 15% и удельной активностью 2170 Е/мг. При ультрацентрифугировании раствора фермента удалось получить в три раза больший по активности препарат. [c.165]
Для измерения мягкого р-излучения могут быть использованы торцовые счетчики со слюдяным окошком и сцинтилляционные счетчики. Торцовые счетчики дают хорошую воспроизводимость и точность измерения, однако они имеют малый коэффициент счетности, что затрудняет их использование при определении активности препаратов с низкой удельной активностью. Кроме того, работа с ними связана с рядом других трудностей необходимостью изготовления однородных по составу с ровной поверхностью образцов, введения поправок на самопоглощение мягкого Р-излучения в материале образца, поглощение в слюде окошка и отражение от подлолски. [c.22]
В СИ единицей активности является беккерель: I Бк = I расп/с. Однако наиболее употребительной является внесистемная единица Кюри: I Ки = 3,7 1010
расп/с.
Среднее число распадов в единицу времени, отнесенное к единице массы или объема вещества, называется удельной активностью. Удельная активность может быть выражена различными единицами измерений: Бк/мл, Бк/г, Бк/см3,
Бк/л, Ки/кг и т.д. Именно активность образца является той величиной, которая непосредственно может быть измерена экспериментально. Из закона (44) следу-
ет, что активность А убывает со временем также по экспоненциальному закону:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.17
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ГАММА-АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ
Цели работы:
1.Изучить явление радиоактивного распада ядер.
2.Ознакомиться со сцинтилляционным методом регистрации ионизирующего излучения.
3.Определить удельную гамма-активность препаратов, содержащих радиоактивные ядра изотопа цезия 13755Cs .
Методическое обоснование работы
Способность ядерного излучения вызывать свечение некоторых веществ может быть использована для его регистрации. Детекторы, работа которых основана на этом принципе, получили название сцинтилляционных. В настоящее время сцинтилляционный метод (регистрация излучения сцинтилляционным детектором) является одним из наиболее распространенных способов регистрации и спектрометрии многих видов ядерных излучений.
Сцинтилляционный детектор состоит из сцинтиллятора – вещества, в котором под действием ядерного излучения возникают световые вспышки (сцинтил-
105
ляции), и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) – прибора для преобразования слабых световых сигналов в электрические. ФЭУ представляет собой фотоэле-
мент с многократным усилением, основанным на явлении вторичной электрон-
ной эмиссии, и состоит из фотокатода, системы ускоряющих электродов (дино-
дов) и анода, расположенных внутри вакуумной колбы (рис.50).
Электроны, образованные в веществе сцинтиллятора I попадающими в него гамма-квантами, расходуют свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов или молекул сцинтиллятора. Значительная часть этой энергии излучается в виде фотонов видимого света, испускаемых во всех направлениях. Фотоны, попадая на фотокатод 3 , выбивают из него фотоэлектроны, которые ускоряются и фокуси-
руются электрическим полем на первый динод 4. Каждый фотоэлектрон выбива-
ет из первого динода несколько вторичных электронов, которые, в свою очередь,
ускоряются и направляются на второй динод, также являющийся эмиттером вто-
ричных электронов.
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
||
V
5
Рис.50
Обычно в ФЭУ устанавливается 10-14 динодов, что позволяет усиливать по-
ток электронов в 106 109 раз, при этом даже отдельные электроны, испускаемые фотокатодом и собираемые на аноде ФЭУ, создают импульсы большой амплиту-
ды на сопротивлении анодной нагрузки, которые регистрируются счетным уст-
ройством.
106
Ускоряющее поле между динодами ФЭУ создается с помощью делителя на-
пряжения 5 , подключенного к источнику высокого напряжения. Напряжение на каждом диноде относительно фотокатода на 50-100 В выше, чем у предыдущего.
Для исключения влияния внешней подсветки вся система помещается в све-
тонепроницаемый корпус.
Определение удельной активности гамма-активных изотопов в жидких, сы-
пучих и твердых препаратах производится с помощью радиометрической уста-
новки “РИС” (радиометр импульсный сцинтилляционный) (рис.51).
Счетное устройство установки РИС показывает зарегистрированное за время измерения количество импульсов, обусловленное гамма-активностью препарата,
взаимодействием космических частиц со сцинтиллятором, а также взаимодейст-
вием гамма-квантов, образовавшихся при распаде радионуклидов, входящих в естественный изотопный состав всех веществ. Последние два фактора создают фон, мешающий измерениям. Для определения действительной гамма-
активности препарата следует вычесть этот фон, а затем воспользоваться гра-
дуировочной характеристикой, учитывающей геометрические особенности пре-
парата, самой установки и эффективность детектирования сцинтилляций.
Градуировочная характеристика радиометрической установки – это зависи-
мость среднего числа импульсов за время измерения от их удельной активности .
Рис.51:
I – исследуемый препарат; 2 – сцинтиляционный детектор; 3 – сцинтиллятор и ФЭУ; 4 – усилитель; 5 – высоковольтный блок питания ФЭУ; 6 – низковольтный блок питания усилителя; 7 – измерительный прибор (пересчетка)
107
Задание:
1. Для уменьшения влияния дрейфа параметров сцинтилляционного детек-
тора измерения производить через 15 мин после включения установки.
2.Определить число импульсов, обусловленных фоном, за время t = I c. По пяти последовательным измерениям определить среднее значение фона
15
<NФ > = k k 1 NФk .
3.Установить в измерительный блок РИС одну из кювет (банок) с препара-
том и произвести аналогичные (п.2) измерения NAФ .
4. Определить среднее значение импульсов, обусловленное исследуемым препаратом NA NAФ NФ .
5. Используя градуировочный график данной радиометрической установки
(представлен на рабочем месте), определить удельную активность препарата.
Данные занести в табл.6.
Таблица 6 |
|||||
Число импульсов за |
NФ импульса |
N А Ф импульса |
N А Ф импульса |
N А Ф импульса |
|
100 с |
|||||
1 |
2 |
3 |
|||
1. |
|||||
2. |
|||||
Количество |
|||||
3. |
|||||
измерений |
|||||
4. |
|||||
5. |
|||||
< N >, имп. |
<NA>=<NАФ>-<NФ>
NA, %
А, ки/л
6. По результатам опытов определить удельную активность препаратов.
108
Контрольные вопросы:
1.Строение и характеристики атомного ядра.
2.Дать определение явления радиоактивности и на примере схемы распада любого ядра пояснить это явление.
3.Записать закон радиоактивного распада. Назвать характеристики нестабильных ядер и их физический смысл.
4.Дать определения активности, удельной активности. Назвать единицы измерения этих величин.
5.Объяснить работу фотоэлектронного умножителя.
6.Объяснить процессы, протекающие в сцинтилляционном датчике при регистрации ядерного излучения.
Литература [1, 7, 12, 14 ].
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.18
ИЗУЧЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА РАСПАДА
РАДИОАКТИВНЫХ ЯДЕР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА
ПОЛУРАСПАДА ДОЛГОЖИВУЩЕГО РАДИОИЗОТОПА
Цели работы:
1.На примере долгоживущего радиоизотопа изучить статистическую закономерность распада радиоактивных ядер.
2.Определить период полураспада радиоизотопа 40K и среднее время жизни ра-
диоактивных ядер.
Краткое теоретическое обоснование
Радиоактивный распад – явление принципиально статистическое. Невозможно сказать, когда именно распадается атомное ядро. Но в то же время, несмотря на кажущуюся беспорядочность, радиоактивный распад подчиняется определенным закономерностям, благодаря которым можно указать вероятность распада радиоактивного ядра. Статистический характер радиоактивного распада проявляется в
109
P(n)
том, что при многократном последовательном измерении числа актов распада за один и тот же промежуток времени мы будем получать последовательный ряд отличающихся значений. которые группируются около какой-то средней величи-
ны. При числе актов распада, превышающем 100, этот ряд значений хорошо опи-
сывается распределением Гаусса:
1 |
(n n )2 |
|||||||
P(n) |
e |
2 2 |
||||||
2 |
. |
(48) |
||||||
Смысл этого распределения заключается в том, что если n – среднее число |
||||||||
зарегистрированных за время |
t |
частиц, то P(n) |
представляет собой вероятность |
|||||
того, что за этот же интервал |
t |
произойдет регистрация n частиц, |
– среднее |
квадратичное (стандартное) отклонение. Среднее квадратичное отклонение явля-
ется мерой рассеяния полученных значений отсчетов относительно среднего зна-
чения n и определяется как корень квадратный из n ; n .
Распределение Гаусса позволяет интерпретировать результаты опытов по радиоактивному распаду, а такие оценить вероятность появления того или иного результата.
Графически распределение Гаусса представляет собой кривую с максимумом в точке n (рис.52).
n n
Рис.52
Анализ кривой показывает, что в интервал отсчетов, равный
n |
, |
попадает |
68,3 %, |
n |
2 |
— |
95,0 %, |
n |
3 |
— |
99,7 % |
от общего числа отсчетов.
110
Изучение интенсивности излучения радиоактивных веществ показало, что ин-
тенсивность не остается постоянной, а со временем падает. Какова бы ни была первоначальная активность радиоактивного вещества, она уменьшается наполо-
вину всегда за одно и то же время, характерное для данного элемента и называе-
мое его периодом полураспада. Таким образом, период полураспада – это проме-
жуток времени, за которое количество радиоактивных ядер уменьшается наполо-
вину. Период полураспада известных радиоактивных ядер находится в пределах
от 3 10 7 c до 5 1015 лет.
Для короткоживущих радиоизотопов период полураспада оценивается по из-
менению интенсивности излучения радиоактивного вещества со временем. Про-
межуток времени, за который интенсивность падает в два раза, и есть период по-
лураспада данного радиоизотопа.
В случае долгоживущих радиоизотопов, к каковым относится и 40K , интен-
сивность излучения этих радиоизотопов со временем меняется столь незначи-
тельно, что затрудняет использование вышеописанного способа определения пе-
риода полураспада.
Период полураспада долгоживущего радиоизотопа можно определить, используя
следующее выражение: |
T 0,693k |
N |
, |
|
J |
||||
где Т – период полураспада в секундах ;
J – скорость счета, т.е. количество зарегистрированных ядерных частиц в единицу времени (с-1);
N – число радиоактивных ядер, содержащихся в радиоактивном источнике,
испускающем данные ядерные частицы;
k – коэффициент (k<1), определяемый: а) параметрами данной радиометри-
ческой установки; б) взаимным расположением детектора и источника радиоак-
тивного излучения; в) особенностями источника радиоактивного излучения.
Это выражение получается из следующих известных соотношений:
A |
0,693N |
и |
A |
J |
, |
|
k |
||||||
T |
111
где A- активность радиоактивного источника, определяемая как число распадов радиоактивных ядер, находящихся в радиоактивном источнике, в секунду.
Для одной и той же лабораторной установки и радиоактивного источника произведение 0,693 kN есть величина постоянная. Обозначив это произведение через В, получаем следующее выражение:
T |
B |
, |
(49) |
|
J |
||||
которое и применяется для определения периода полураспада Т в данной работе.
Среднее время жизни радиоактивных ядер определяется как
T
0,693
В качестве источника радиоактивного излучения используется калийная соль
КСl , в которой изотоп калия 40K является радиоактивным. Ядро 40K |
распадается |
по схеме электронного захвата |
|
40K +e 40Ar , |
(50) |
где е – электрон, который захватывается ядром 40K из электронной оболочки атома калия; – нейтрино, образующийся при распаде 40K ; 40Ar – ядро аргона,
образующееся из 40K при его распаде. При этом ядро 40Ar оказывается в воз-
бужденном состоянии. Возбуждение снимается путем испускания этим ядром гамма-излучения .
Блок-схема лабораторной установки представлена на рис. 53.
Источникнизкого напряжения
KCl |
Блок |
Пересчетный |
||
детектирования |
прибор |
|||
Источниквысокого напряжения
Рис.53
112
Гамма-кванты, испускаемые в результате распада радиоизотопа калия, нахо-
дящегося в калийной соли КСl , попадают в блок детектирования. Последний представляет собой NaJ(Tl)- кристалл, соединенный в одной упаковке через оп-
тический контакт c фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). В этом кристалле гамма -кванты вызывают световые вспышки, которые, попадая на ФЭУ, создают на его выходе электрические импульсы. Электрические сигналы затем попадают в пересчетный прибор, где и происходит их регистрация. Источники низкого и высокого напряжения служат для питания электрической схемы блока детекти-
рования.
Задание:
1. Включить источник низкого напряжения, а через одну минуту источник высо-
кого напряжения.
2.Включить пересчетный прибор. Прогреваем установку в течение трех минут.
3.С помощью пересчетного прибора производим 50 раз отсчет числа зарегистри-
рованных импульсов n за один и тот же промежуток времени. Результаты зано-
сим в таблицу, содержащую 10 колонок цифр.
4. Определить вероятности попадания отсчетов в интервалы: n , n 2 , n 3 .
Для этого:
а) определить среднеарифметическое значение n ;
б) определить стандартное отклонение .
5.Сравнить указанные вероятности с теоретическими (см. рис.52).
6.Определить период полураспада радиоизотопа 40K и среднее время жизни ра-
диоактивного ядра .
Для этого:
а) из среднеарифметического значения n вычесть фоновое значение nФ ;
б) найти скорость отсчета J . Для этого разность n nФ необходимо разделить на время одного измерения в секундах;
в) используя формулу (49) (где В=1,5·1019), опеделить период полураспада;
113
г. Полученное значение Т в секундах перевести в годы;
д) Используя выражение (46), найти среднее время жизни радиоактивного ядра.
Контрольные вопросы:
1.Что такое радиоактивный распад?
2.Какой статистической закономерности подчиняется радиоактивный распад?
3.Что собой представляет среднеквадратическое отклонение ?
4.Дать определения периода полураспада, среднего времени жизни радиоактив-
ного ядра.
5.Назвать типы радиоактивного распада. Объяснить схему распада ядра 40K .
6.Пояснить принцип регистрации ядерных частиц в данной лабораторной уста-
новке.
Литература [1, 7, 12, 14 ].
114
Литература
1.Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: . Наука, 1988. Т.2,.
2.Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1988. Т.3,
3.Епифанов Г.И. Физика твердого тела.- М.: Наука, 1977.
4.Дешковская А.А. Элементы зонной теории твердых тел.- Мн.: МРТИ, 1979.
5.Спроул Р. Современная физика. – М.: Наука, 1974.
6.Бородицкий Н.П. и др. Электротехнические материалы.- Л.: Энергия, 1977.
7.Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука, 1983. Т.2,.
8.Сотская Х.Н. Термоэлектрические явления.- Мн.: МРТИ, 1985.
9.Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Наука, 1983. Т.3.
10.Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1985.
11.Астахов А.В., Широков Ю.М. Кypс физики. – М.:Наука, 1983.Т.З
12.Гирей Э.И. Явление радиоактивности.- Мн.: МРТИ, 1984.
13.Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Наука, 1976. 194 с.
115
Содержание
1.Равновесное тепловое излучение..………………….…………………………… .3
2.Фотоэффект………………..………………..…………………………………… 16
3.Эффект Комптона…..……………….……………………………………….……19
4.Планетарная модель атома и квантовые постулаты Бора.……………………..22
5.Излучение возбужденных атомов…….………………………………………. ..28 Лабораторная работа № 3.2……………….………………………………………34 Лабораторная работа № 3.3……….………………………………………………40 Лабораторная работа № 3.4……………………………………………………….43 Лабораторная работа № 3.5……………………………………………………… 46 Лабораторная работа № 3.7.………………………………………………………50 Лабораторная работа № 3.12.………………………………………………….…59
6.Термоэлектрические явления….……….………………………………………….61
Лабораторная работа № 3.13.……………………………………………………..70
Лабораторная работа № 3.14….…………………………………………………..73
7.Контактные явления.………………………………………………………………77 Лабораторная работа № 3.11.……………………………………………………..86 Лабораторная работа № 3.15….…………………………………………………..91
Лабораторная работа № 3.16….…………………………………………………101 8.Радиоактивность…………………………………………………………….……104
Лабораторная работа № 3.17.……………………………………………………107 Лабораторная работа № 3.18….…………………………………………………111
116
Св.план 2001 ,поз.47
Учебное издание
Авторы: Аксенов Валерий Васильевич, Верещагин Виктор Григорьевич, Морозов Владимир Алексеевич, Родин Сергей Васильевич, Шарай Владимир Тадеушевич, Ранцевич Валерий Брониславович
Лабораторный практикум по курсу «Физика». Раздел «Элементы квантовой теории» для студентов всех специальностей
Под редакцией В.В.Аксенова
Редактор Н.А. Бебель Корректор Е.Н. Батурчик
Подписано в печать 22 11.2001. |
Формат 60×84 1/16 |
|
Бумага офсетная. |
Печать офсетная |
Усл.печ.л 7,09 |
Уч.-изд.л. 6,7 |
Тираж 500 экз. |
Заказ 557. |
Издатель и полиграфическое исполнение: Учреждение образования
«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Лицензия ЛП №156 от 05.02.2001. Лицензия ЛВ № 509 от 03.08.2001.
220013, Минск, П. Бровки, 6
117
Соседние файлы в папке Физика
- #
- #
Удельная активность – препарат
Cтраница 1
Удельная активность препарата зависит от метода выделения и концентрирования целевого РН, в результате которого он может быть получен с носителем или без носителя.
[1]
Удельная активность препарата фермента выражается числом единиц на 1 мг белка. Эта величина прямо зависит от степени чистоты препарата. Если известна удельная активность чистого фермента ( в единицах на 1 мг), то частное от деления удельной активности исследуемого препарата на данную величину указывает степень чистоты препарата фермента.
[2]
Удельная активность препарата фермента А, выделенного из клубеньков люпина.
[3]
Если удельная активность препарата остается одной и той же, то число отсчетов, измеренное счетчиком Гейгера-Мюллера, должно линейно увеличиваться с увеличением количества препарата. В действительности же, когда толщина слоя препарата увеличивается, излучение из нижних слоев начинает теряться, поглощаясь в веществе образца. При большой толщине препарата измеряется только излучение верхнего слоя. Таким образом, кривая активности источника, отложенная как функция толщины источника, представляет не прямую линию, а кривую, отклоняющуюся от прямой линии и стремящуюся к пределу. Толщина, при которой достигается насыщение, зависит от энергии излучения и может быть ориентировочно определена из зависимости между энергией излучения и пробегом, рассмотренной в гл. На рис. 31 можно видеть, что истинное число отсчетов дается прямой линией, начерченной с наклоном, равным начальному наклону кривой фактических отсчетов. Точность отношения при любой толщине зависит от аккуратности, с которой вычерчен этот начальный наклон. Кривая числа отсчетов в определенных границах только незначительно отклюляется от прямой линии.
[4]
Определение удельной активности препаратов, меченных изотопом Мп52, Отч.
[5]
Определение удельной активности препаратов меченных Sr85, Отч.
[6]
Имеется тенденция к повышению удельной активности кобальтовых препаратов. Из таких стержней собирается установка – облучатель с любой расстановкой стержней в пространстве в зависимости от задачи, которая ставится при его использовании. Поставляются препараты 60Со фирмой Изотоп в виде отдельных стержней или готовых установок. Каждый стержень помещен в двойную оболочку из фольги нержавеющей стали толщиной 0 3 мм.
[7]
В данном случае под удельной активностью препарата имеется в виду отношение числа радиоактивных атомов элемента к общему числу атомов данного элемента в образце.
[9]
Во втором случае чувствительность определяется удельной активностью препарата данного элемента, создаваемой вводимым изотопом.
[10]
Для практики важное значение имеет также удельная активность препарата, выражаемая в грамм-эквивалентах радия на 1 г препарата, так как она определяет его истинный вес при заданной общей активности.
[11]
Для того чтобы иметь возможность увеличить удельную активность препарата 119mSn в 1000 раз при степени извлечения 6 – 80 %, необходимо обеспечить в образце после облучения суммарную концентрацию 119Sn: С 19 С / 19 С 19 С 19 С 0 05 %, где С / 19 – концентрация 119Sn в мишени, Crj19 – концентрация 119Sn продукта реакции 118Sn ( 11 7) 119Sn, C3119 – концентрация 119Sn за счет реакции 119то5п – 119Sn, С ] 19 – концентрация радионуклида в облученном образце. Значительное увеличение удельной активности источников излучения на основе 119mSn может быть получено только путем выделения радионуклида из облученной мишени.
[12]
По отношению к реакции разложения метанола при 328 удельная активность дымовых препаратов превосходит активность пиролитических контактов. Различие вторичных структур этих препаратов влечет за собой резко отличное поведение их при нагревании.
[13]
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что увеличение удельной активности препарата H9mgn B ЮОО раз центробежным способом возможно в случае, если количество стартового материала будет – 1 кг.
[15]
Страницы:
1
2
3
4
Деятельность | |
---|---|
Общие символы |
А |
Единица СИ | беккерель |
Прочие единицы |
Резерфорд , Кюри |
В базовых единицах СИ | с −1 |
Специфическая деятельность | |
---|---|
Общие символы |
а |
Единица СИ | беккерель на килограмм |
Прочие единицы |
резерфорд на грамм , кюри на грамм |
В базовых единицах СИ | с −1 кг −1 |
Удельная активность – это активность радионуклида в расчете на количество и физическое свойство этого радионуклида.
Активность – это величина (для которой единицей СИ является беккерель ), связанная с радиоактивностью . Беккерель (Бк) определяется как количество радиоактивных превращений в секунду, которые происходят в конкретном радионуклиде. Более старой единицей измерения, не входящей в систему СИ, является кюри (Ки), т.е.3,7 × 10 10 преобразований в секунду.
Поскольку вероятность радиоактивного распада для данного радионуклида является фиксированной физической величиной (с некоторыми небольшими исключениями, см. Изменение скорости распада ), количество распадов, которые происходят в заданное время определенного числа атомов этого радионуклида, также является фиксированным. физическая величина (если имеется достаточно большое количество атомов, чтобы игнорировать статистические флуктуации).
Таким образом, удельная активность определяется как активность на количество атомов определенного радионуклида. Обычно она выражается в единицах Бк / кг, но другой широко используемой единицей активности является кюри (Ки), позволяющая определять удельную активность в Ки / г. Количество удельной активности не следует путать с уровнем воздействия ионизирующего излучения и, следовательно, с воздействием или поглощенной дозой. Поглощенная доза является величина важна при оценке воздействия ионизирующего излучения на организм человека.
Формулировка
Связь между λ и T 1/2
Радиоактивность выражается как скорость распада определенного радионуклида с константой распада λ и числом атомов N :
Интегральное решение описывается экспоненциальным убыванием :
где N 0 – начальное количество атомов в момент времени t = 0.
Период полураспада T 1/2 определяется как время, в течение которого половина заданного количества радиоактивных атомов подвергается радиоактивному распаду:
Принимая натуральный логарифм от обеих сторон, период полураспада определяется как
Напротив, постоянная затухания λ может быть получена из периода полураспада T 1/2 как
Расчет удельной активности
Масса радионуклида определяется выражением
где M – молярная масса радионуклида, а N A – постоянная Авогадро . На практике массовое число A радионуклида находится в пределах доли 1% от молярной массы, выраженной в г / моль, и может использоваться в качестве приближения.
Удельная радиоактивность a определяется как радиоактивность на единицу массы радионуклида:
Таким образом, удельную радиоактивность также можно описать как
Это уравнение упрощается до
Если период полураспада измеряется в годах, а не в секундах:
Пример: удельная активность Ra-226.
Например, удельная радиоактивность радия-226 с периодом полураспада 1600 лет получается как
Это значение, полученное для радия-226, было определено как единица радиоактивности, известная как кюри (Ки).
Расчет периода полураспада по удельной активности
Экспериментально измеренная удельная активность может использоваться для расчета периода полураспада радионуклида.
Где постоянная распада λ связана с удельной радиоактивностью a следующим уравнением:
Следовательно, период полураспада также можно описать как
Пример: период полураспада Rb-87.
Один грамм рубидия-87 и скорость счета радиоактивности, которая с учетом эффектов телесного угла соответствует скорости распада 3200 распадов в секунду, соответствует удельной активности3,2 × 10 6 Бк / кг . Атомная масса рубидия 87 г / моль, поэтому один грамм равен 1/87 моля. Подключаем числа:
Примеры
Изотоп | Период полураспада | Масса 1 кюри | Удельная активность (Ки / г) |
---|---|---|---|
232 Чт | 1.405 × 10 10 лет | 9,1 тонны | 1,1 × 10 -7 (110000 пКи / г, 0,11 мкКи / г) |
238 U | 4,471 × 10 9 лет | 2,977 тонны | 3,4 × 10 -7 (340000 пКи / г, 0,34 мкКи / г) |
235 U | 7.038 × 10 8 лет | 463 кг | 2,2 × 10 -6 (2160 000 пКи / г, 2,2 мкКи / г) |
40 К | 1,25 × 10 9 лет | 140 кг | 7,1 × 10 -6 (7,100,000 пКи / г, 7,1 мкКи / г) |
129 Я | 15,7 × 10 6 лет | 5,66 кг | 0,00018 |
99 Тс | 211 × 10 3 года | 58 г | 0,017 |
239 Pu | 24,11 × 10 3 года | 16 г | 0,063 |
240 Pu | 6563 года | 4,4 г | 0,23 |
14 С | 5730 лет | 0,22 г | 4.5 |
226 Ra | 1601 год | 1,01 г | 0,99 |
241 утра | 432,6 года | 0,29 г | 3,43 |
238 Pu | 88 лет | 59 мг | 17 |
137 Cs | 30,17 года | 12 мг | 83 |
90 Sr | 28,8 года | 7,2 мг | 139 |
241 Pu | 14 лет | 9,4 мг | 106 |
3 ч | 12.32 года | 104 мкг | 9 621 |
228 Ra | 5,75 года | 3,67 мг | 273 |
60 Co | 1925 дней | 883 мкг | 1,132 |
210 По | 138 дней | 223 мкг | 4 484 |
131 I | 8.02 дней | 8 мкг | 125 000 |
123 I | 13 часов | 518 нг | 1 930 000 |
212 Пб | 10,64 часов | 719 нг | 1,390,000 |
Приложения
Удельная активность радионуклидов особенно важна, когда речь идет о выборе их для производства терапевтических фармацевтических препаратов, а также для иммуноанализов или других диагностических процедур или для оценки радиоактивности в определенных средах, а также для ряда других биомедицинских применений.
использованная литература
дальнейшее чтение
- Феттер, Стив; Cheng, ET; Манн, FM (1990). «Долгосрочные радиоактивные отходы термоядерных реакторов: Часть II». Fusion Engineering и дизайн . 13 (2): 239–246. CiteSeerX 10.1.1.465.5945 . DOI : 10.1016 / 0920-3796 (90) 90104-E . ISSN 0920-3796 .
- Холланд, Джейсон П .; Sheh, Yiauchung; Льюис, Джейсон С. (2009). «Стандартизированные методы производства циркония-89 с высокой удельной активностью» . Ядерная медицина и биология . 36 (7): 729–739. DOI : 10.1016 / j.nucmedbio.2009.05.007 . ISSN 0969-8051 . PMC 2827875 . PMID 19720285 .
- Маккарти, Дебора В .; Шефер, Рут Э .; Клинковштейн, Роберт Э .; Басс, Лаура А .; Margeneau, William H .; Катлер, Кэти С .; Андерсон, Кэролайн Дж .; Уэлч, Майкл Дж. (1997). «Эффективное производство 64 Cu с высокой удельной активностью на биомедицинском циклотроне». Ядерная медицина и биология . 24 (1): 35–43. DOI : 10.1016 / S0969-8051 (96) 00157-6 . ISSN 0969-8051 . PMID 9080473 .
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 февраля 2021 года; проверки требуют 2 правки.
У этого термина существуют и другие значения, см. Активность.
Акти́вность радиоакти́вного исто́чника — число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени[1].
Производные величины[править | править код]
Удельная активность — активность, приходящаяся на единицу массы вещества источника.
Объёмная активность — активность, приходящаяся на единицу объёма источника.
Удельная и объёмная активности используются, как правило, в случае, когда радиоактивное вещество распределено по объёму источника.
Поверхностная активность — активность, приходящаяся на единицу площади поверхности источника. Эта величина применяется для случаев, когда радиоактивное вещество распределено по поверхности источника.
Единицы измерения активности[править | править код]
В Международной системе единиц (СИ) единицей активности является беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq); 1 Бк = с−1. В образце с активностью 1 Бк происходит в среднем 1 распад в секунду.
Внесистемными единицами активности являются:
- кюри (русское обозначение: Ки; международное: Ci); 1 Ки = 3,7⋅1010 Бк (точно).
- резерфорд (русское обозначение: Рд; международное: Rd); 1 Рд = 106 Бк (точно). Единица используется редко.
Удельная активность измеряется в беккерелях на килограмм (Бк/кг, Bq/kg), иногда Ки/кг и т. д. Системная единица объёмной активности — Бк/м³, часто используются также Бк/л. Системная единица поверхностной активности — Бк/м², часто используются также Ки/км² (1 Ки/км² = 37 кБк/м²).
Существуют также устаревшие внесистемные единицы измерения объёмной активности (применяются только для альфа-активных нуклидов, обычно газообразных, в частности для радона):
- махе; 1 махе = 13,5 кБк/м3;
- эман; 1 эман = 0,1 нКи/л = 3,7 Бк/л = 3700 Бк/м3.
Зависимость активности от времени[править | править код]
Активность (или скорость распада), то есть число распадов в единицу времени, согласно закону радиоактивного распада зависит от времени следующим образом:
где
- NA — число Авогадро,
- T1/2 — период полураспада,
- N(t) — количество радиоактивных ядер данного типа,
- N0 — их начальное количество,
- λ — постоянная распада,
- μ — молярная масса радиоактивных ядер данного типа,
- m — масса образца (радиоактивных ядер данного типа).
Здесь предполагается, что в образце не появляются новые ядра данного радионуклида, в противном случае зависимость активности от времени может быть более сложной. Так, хотя период полураспада радия-226 всего 1600 лет, активность 226Ra в образце урановой руды совпадает с активностью урана-238 в течение почти всего времени существования образца (кроме первых 1-2 миллионов лет до установления векового равновесия, когда активность радия даже растёт).
Вычисление активности источника[править | править код]
Зная период полураспада (T1/2) и молярную массу (μ) вещества, из которого состоит образец, а также массу m самого образца, можно вычислить значение числа распадов, произошедших в образце за период времени t по следующей формуле (полученной из уравнения радиоактивного распада):
где — начальное количество ядер[2]. Активность равна (с точностью до знака) производной по времени от N(t):
Если период полураспада велик по сравнению с временем измерений активность можно считать постоянной. В этом случае формула упрощается:
При этом удельная активность
Величина называется константой распада (или постоянной распада) радионуклида. Обратная ей величина называется временем жизни (совпадает с периодом полураспада с точностью до коэффициента 1/ln 2 ≈ 1/0,69 ≈ 1,44; её физический смысл — время, в течение которого количество радионуклида уменьшается в е раз).
Зачастую на практике приходится решать обратную задачу — определять период полураспада радионуклида, из которого состоит образец. Один из методов решения этой задачи, подходящий для коротких периодов полураспада, — измерения активности исследуемого препарата через различные промежутки времени. Для определения длинных периодов полураспада, когда активность за время измерения практически постоянна, необходимо измерить активность и количество атомов распадающегося радионуклида[3]:
Примеры[править | править код]
- Удельная активность радия-226 — 1 Ки/г.
- Типичная объёмная активность радона в воздухе над материками — 10…100 Бк/м³.
- Поверхностная активность цезия-137 в 30-километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС достигает десятков Ки/км².
Примечания[править | править код]
- ↑ Активность радиоактивного источника // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 39. — 707 с. — 100 000 экз.
- ↑ Здесь предполагается, что вещество состоит либо из одинаковых радиоактивных атомов, либо из молекул, в каждой из которых содержится ровно один радиоактивный атом. В противном случае N0 необходимо домножить на коэффициент ν, равный среднему количеству радиоактивных атомов данного вида, приходящемуся на одну молекулу рассматриваемого вещества. Например, для сверхтяжёлой (тритиевой) воды T2O при вычислении активности трития ν = 2, а для природного калия при вычислении активности калия-40 (содержание которого в природной смеси изотопов равно 0,0117 %) этот коэффициент равен 1,17×10−4.
- ↑ Фиалков Ю. Я. Применение изотопов в химии и химической промышленности. — Киев: Техніка, 1975. — С. 52. — 240 с. — 2000 экз.
Литература[править | править код]
- Применения ядерной химии и изотопных методов (Методы изотопного разбавления) // Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ / Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. — М.: Мир, 1982. — Т. II. — С. 428–429. — 652 с.
См. также[править | править код]
- Банановый эквивалент