Гбоу впо московский государственный медико стоматологический университет им. А. И. Евдокимова минздравсоцразвития рф
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
6. Решение. Протон - протон, протон - нейтрон, нейтрон - нейтрон — это те пары, между которыми действуют ядерные силы притяжения. 7.Решение: Нуклид – это иное название ядра атома. Этот термин обозначает вид ядер с данным атомным номером (зарядовым числом Z), числом нейтронов N (массовым числом A = Z + N) и находящимся в определённом ядерном энергетическом состоянии. Когда ядро в возбуждённом состоянии переходит в основное состояние, излучается электромагнитное излучение, называемое γ – излучением. Энергия кванта этого излучения равна разности энергий двух состояний ядра. В большинстве случаев ядро находится в возбуждённом состоянии только в течение очень короткого промежутка времени 10-6 ─ 10-14с. Иногда ядра могут существовать в возбуждённом энергетическом состоянии в течение минут или часов. Энергетическое состояние в этом случае называется метастабильным, а энергетический уровень, соответствующий метастабильному состоянию – метастабильным уровнем. Если ядро находится в основном состоянии, то используется та же символика, как и для химического элемента. Например, - обозначает ядро элемента технеция с массовым числом 99 и зарядовым числом 43 (обозначенный таким образом нуклид содержит 43 протона и 56 нейтронов). Нуклид отличается от нуклида тем, что ядро находится в метастабильном состоянии и превращается в нуклид , излучая гамма - кванты с периодом полураспада 6,02 часа. и являются нуклидами - мезомерами. Ответ. Вид ядер, которые имеют определённое число протонов, определённое число нейтронов и находятся в определённом ядерном энергетическом состоянии, называется нуклид. 8. Ответ. Вид ядер, которые содержат разное число протонов, но одинаковое число нейтронов, называются изотонами. 9. Ответ. Вид ядер, которые имеют разный состав, но содержат одинаковое число нуклонов, называются изобарами. 10. Ответ. Вид ядер, одного элемента, но различающихся массами атомных ядер или числом нейтронов в ядре, называются изотопами. 11. Решение. Альфа-частица является ядром атома гелия ( или . Это ядро содержит четыре нуклона, два нейтрона и два протона. Альфа-частица не является элементарной частицей. Ответ. Альфа-частица является ядром атома гелия. 12. Ответ. Из атомного ядра в результате самопроизвольного превращения вылетело ядро атома гелия. Альфа-частица является ядром атома гелия ( или . Такое превращение атомных ядер называется альфа распадом. 13. Решение. При распаде в ядре атома происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электронов ( частиц, со сплошным распределением частиц по энергиям) и антинейтрино. При этом сохраняется лептонный заряд. Ответ. Появляются в результате превращения нейтрона ядра (одного из нуклонов) в протон (другой нуклон). 14. Решение. Процесс превращения нуклидов при бета-минус распаде: . Протон остаётся в ядре, из ядра освобождаются электрон и антинейтрино. Ответ. При бета-минус распаде из атомного ядра освобождаются электрон и антинейтрино. 15. Решение. Процесс превращения нуклидов при бета-плюс распаде: . Нейтрон остаётся в ядре, из ядра освобождаются позитрон и нейтрино. Ответ. При бета-плюс распаде из атомного ядра освобождаются позитрон и нейтрино. 16. Решение. Когда ядро в возбуждённом состоянии переходит в основное состояние, излучается электромагнитное излучение, называемое γ – излучением. Энергия кванта этого излучения равна разности энергий двух состояний ядра. В большинстве случаев ядро находится в возбуждённом состоянии только в течение очень короткого промежутка времени 10-6 ─ 10-14с. Иногда ядра могут существовать в возбуждённом энергетическом состоянии в течение минут или часов. Энергетическое состояние в этом случае называется метастабильным, а энергетический уровень, соответствующий метастабильному состоянию – метастабильным уровнем. Если ядро находится в основном состоянии, то используется та же символика, как и для химического элемента. Например, - обозначает ядро элемента технеция с массовым числом 99 и зарядовым числом 43 (обозначенный таким образом нуклид содержит 43 протона и 56 нейтронов). Нуклид отличается от нуклида тем, что ядро находится в метастабильном состоянии и превращается в нуклид , излучая гамма- кванты с периодом полураспада 6,02 часа. и являются нуклидами - мезомерами. Ответ. Определённые нуклиды испускают гамма излучение, потому что: ядро первоначально находившееся в возбуждённом состоянии переходит в основное состояние, при этом излучается электромагнитное излучение, называемое γ – излучением. Энергия кванта этого излучения равна разности энергий двух состояний ядра. 17. Решение. При испускании гамма лучей ядрами изменения химической природы элемента не происходит. Ядро переходит из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией, испуская гамма кванты. 18. Решение: . - это позитрон. Ответ. - это позитрон. 19. Решение. Массовое число нуклида, по определению, есть сумма числа протонов и числа нейтронов в ядреA = Z + N. А = 7. Ответ: А = 7 и символ нуклида лития - . 20. Решение. . Ответ. Получившееся ядро содержит 90 протонов и 140нейтронов. 21. Решение. Наиболее проникающим из обычно регистрируемых радиоактивных излучений является гамма излучение. Поэтому, кстати, во все радиофармацевтические препараты для радионуклидной диагностики входят радиоактивные нуклиды – источники гамма излучения. Ответ. Изотоп кобальта (Со-60) известен как источник ионизирующего излучения. Излучение определяется соответствующим прибором. Когда кусок свинца толщиной 20 мм установлен как поглотитель между кобальтовым источником и этим прибором, излучение продолжает фиксироваться прибором. Это излучение представляет собой: гамма излучение. 22. Ответ. При осуществлении ядерной реакции деления ядер урана около 165 МэВ освобождается в форме кинетической энергии движения осколков ядра. Работу по приращению кинетической энергии осколков ядра при этом совершили электрические силы Кулона. 23. Решение. Радиоактивность является свойством атомного ядра и для данного типа ядер, находящихся в определённом энергетическом состоянии, вероятность радиоактивного распада за единицу времени постоянна. . Считая, что при t = 0. N = N0, получим: т.е. число ядер убывает по экспоненциальному закону. Этот закон относится к статистическим средним величинам и справедлив лишь при достаточно большом числе частиц. Величина λ называется постоянной радиоактивного распада, имеет размерность dim{T-1} , единицу в СИ [1/c], и характеризует вероятность распада одного атома в секунду. При экспоненциальном законе радиоактивного распада в любой момент времени t имеется отличная от нуля вероятность найти ещё не распавшиеся ядра. Время жизни этих ядер превышает t. Наоборот, другие ядра, распавшиеся к этому времени, прожили разное время, меньшее t. Среднее время жизни для данного радиоактивного нуклида определяется так: . Обозначив λt через x, получим , откуда . Следовательно, среднее время жизни τ радиоактивного ядра равно обратной величине от постоянной распада λ. За время τ первоначальное число ядер уменьшается в e раз. Радиоактивный распад - явление принципиально статистическое. Мы не можем сказать, когда именно распадется данное ядро, а можем лишь указать, с какой вероятностью оно распадается за тот или иной промежуток времени. Радиоактивные ядра не «стареют» в процессе своего существования. К ним вообще не применимо понятие возраста, но можно говорить о среднем времени их жизни. 24. Решение. В соответствии с определением периода полураспада: . Откуда: . , , . По определению логарифма: . Прологарифмировав по основанию e: , . , , . Таким образом: . 25. Решение. Из основного закона радиоактивного распада следует, что: . 26. Решение. Из основного закона радиоактивного распада следует, что: . 27. Решение. На основании основного закона радиоактивного распада и обозначив процент ещё не распавшихся ядер через m, а через n искомое число полупериодов, получим: , , , , . При m =1 . Ответ. . 28. Решение. Радиоактивность является свойством атомного ядра и для данного типа ядер, находящихся в определённом энергетическом состоянии, вероятность радиоактивного распада за единицу времени постоянна. Вероятность распада Pt: , ; Ответ: =1 – 0,5 = 0,5 29. Решение: Идея радиоуглеродного метода датировки принадлежит американскому учёному Либби (1948). За метод он получил в 1960 году нобелевскую премию по физике. В процессе обмена веществ растение усваивает из воздуха углекислый газ СО2. Содержащийся в газе углерод представлен несколькими изотопами на 99% С12, приблизительно 1% С13 и радиоактивного изотопа С14 (10-10%). Появляется радиоактивный нуклид С14 в результате ядерной реакции7N14(n,p)6C14( ), которая идёт на атмосферном азоте. Нейтроны появляются в атмосфере за счёт процессов, вызываемых космическими протонами. Содержание в атмосфере С14с течением времени практически не меняется. Содержание С14 в живом растении также практически не меняется. После гибели растения новых поступлений радиоактивного нуклида не происходит и содержащийся в погибшем растении нуклид распадается по схеме: . Уменьшающаяся активность регистрируется, и данные используются для определения возраста. В нашем случае используя основной закон радиоактивного распада ( ) получаем: , откуда: . Ответ: 30. Решение. . . - начальная активность (активность в момент включения часов).Активность данного радиоактивного препарата определяет число распадов в секунду. Активность является характеристикой всего распадающегося вещества, а не отдельного ядра. 31. Решение. 1 Бк (беккерель) равен активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором происходит один распад за секунду. 32. Решение. Для определения скорости счета импульсов, обусловленных назальной ликвореей надо из скорости счета импульсов от марлевой турунды, извлечённой из средних носовых ходов отнять число импульсов фона . Ответ. . 33. Решение. Поскольку использовался один и тот же счетчик, то его аппаратная функция не менялась. Будем считать, что регистрируемые счётчиком импульсы пропорциональны активности радиоактивного вещества, или: . Имеем начальный счёт импульсов в минуту и спустя время t = 4 час импульса.Активность A(t) радиоактивного препарата, которая является абсолютной величиной скорости радиоактивного препарата. . . - начальная активность (активность в начале отсчёта времени). Положим: . , , , . Ответ. . 34. Решение. Основываясь на основном законе радиоактивного распада число не распавшихся ядер: получаем: , откуда: Учтём, что в нашем случае 40% ядер ещё не распалось. . . Ответ. . 35. Решение. Активность A(t) радиоактивного препарата, является абсолютной величиной скорости радиоактивного препарата. . . - начальная активность (активность в начале отсчёта времени). , , . . Ответ. . 36. Решение. Активность A(t) радиоактивного препарата, является абсолютной величиной скорости радиоактивного препарата. . . - начальная активность (активность в начале отсчёта времени). , . Ответ. . 37. Решение. Активность A(t) радиоактивного препарата, является абсолютной величиной скорости радиоактивного препарата. . . - начальная активность (активность в начале отсчёта времени). , , . , . Ответ. . 38. Решение. Основываясь на основном законе радиоактивного распада: получаем: . . Ответ. . 39. Решение. Активность A(t) радиоактивного препарата, является абсолютной величиной скорости радиоактивного препарата. . . - начальная активность (активность в начале отсчёта времени). , , . . Ответ. . 40. Решение. Перемножив число рабочих дней в году, число проработанных за день часов и получаемую за один час дозу мы получим годовую поглощённую дозу рентгенолога. . Разделив полученный результат на предельно допустимую годовую дозу, получим требуемый результат. . Ответ. . 41. Решение. Перемножив число рабочих дней в году, число проработанных за день часов и получаемую за один час дозу (мощность поглощённой дозы) мы получим годовую поглощённую дозу рентгенолога . . Эквивалентную дозу можно получить из поглощённой по формуле: . В этой формуле коэффициент качества. Для фотонного излучения, к которым относятся рентгеновское (наш случай) и гамма излучения коэффициент качества равен единице. Поэтому эквивалентная доза составит . 42. Решение. В соответствии с определением мощность поглощённой дозы: , где EПОГЛ – энергия излучения, поглощённая телом человека, m – масса тела человека, t - время в течение которого тело поглощало энергию излучения. Подсчитаем энергию излучения, выделившуюся при одном акте распада в кобальтовом источнике: Подсчитаем полную энергию источника излучения за одну секунду: , где A – активность кобальтового источника. Подсчитаем энергию излучения, поглощённую телом человека за одну секунду: EПОГЛ = 0,27 · 0,5 · E = 0,27 · 0,5 · e·A. Мощность поглощённой дозы в греях за одну секунду: . 43. Решение.
. МэВ и МэВ . Далее воспользуемся графиком: , . Более длинноволновое излучение ослабляется сильнее, чем коротковолновое. Этот феномен может быть использован для выделения (фильтрации) излучения с разными длинами волн. Ответ: 44. Решение.
излучения сложно зависит от природы вещества и энергии квантов поглощаемого монохроматического излучения, поэтому, имея графически отображённую взаимозависимость и рассчитав коэффициент можно найти из графика . Подставив численные данные, получим: . Обращаясь к графику: |