Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Ядрени реакции. закони за запазване

Ядрената реакция [18] се случва, когато ядрото срещне друг ядро, или всяка частици (например, γ-лъчи или неутронно), и в резултат на взаимодействие между тях. Ядрената реакция е процес, при който взаимодействието на ядрото с или частици или ядро, което води до образуването на нови ядра или частици. В резултат на ядрени реакции могат да се появят трансформация на един химичен елемент на друг. Този процес е известен като трансмутация.

Фиг. 14.11. Схемата и общия вид на циклотрона.

Примери за ядрени реакции са:

(14.5.1)

(14.5.2)

(14.5.3)

В първата реакция неутронна влиза ядрото на азот, в резултат на крайното състояние на ядрото на въглерод и протон. Във втория случай под влиянието на алфа частици ядро ​​кислород се превръща в основна въглерод. И в третата, под действието на високо енергийни фотони литиево ядро ​​спад в ядрото на хелий тритий.

Ris.14.12. Общ изглед на медицинска газта.

Уравненията на ядрени реакции понякога са написани в съкратен вид; Например, реакцията (14.5.1) се записва като , Символи на елементи от лявата и дясната скобите показват началото и завършва, съответно, на ядрото. Героите вътре в скобите показват инцидента или инцидента (първи характер) и частици, излъчвана в резултат на взаимодействие с ядрото (втория знак).

Във всеки ядрена реакция не само спестява енергия и импулс. Ако общото тегло на реакционните продукти на по-малко от общото тегло на частиците на прекурсори, реакцията се придружава от освобождаване на енергия - под формата на кинетичната енергия на излъчваната частици. Ако общата маса на реакционните продукти върху общото тегло на частиците на прекурсори, реакцията изисква вложена енергия. Тази реакция се проявява при условие, че частицата на инцидента има висока кинетична енергия.

Изследване на ускорители на различни ядрени реакции показват, че във всички ядрени реакции в допълнение към енергията и инерцията са консервирани ъглов момент:

, (14.5.4)

Те също запазена цяла поредица от квантови характеристики на ядрото, например, броят на нуклоните (който е обозначен с буквата V). Запазване на номер на нуклоните преди и след ядрената реакция се нарича закон за запазване на номер барионен:

(14.5.5)

или, с други думи да промени броя на барионен във всяка ядрена реакция е равна на нула:

, (14.5.6)

За всички известни досега ядрени реакции просто като закона за запазване на електрическия заряд Q:

(14.5.7)

чието значение е, че количеството на електрическите заряди на всички частици преди и след реакцията остава непроменена.



В областта на ядрената физика, физика на елементарните частици, законът, наречен закона за запазване на паритетен:

, (14.5.8)

Същността се състои в това, че всяка частица, както и ядрото или атом може да се дължи на дадена характеристика, наречена паритет. Например, за странно състояние = P (- 1) 1, и за още по-държавна P = (- 1) 2 = 1. Така например, частицата може да има една и съща скорост и се движи по права линия (това е да имат една и съща енергия и пулса ), но това може да ни се движат или далеч от нас. Този факт е описан от друга характеристика, показва посоката на движение на частицата. По аналогия с ядрените държави го описва паритет.

Паритета на системата в първоначалното и крайното състояние е продукт на присъщите паритети на всяка частица. Например, за реакцията:

,

В резултат на ядрени реакции има различни канали, за да се образуват в крайното състояние на неутрони, протони, алфа-частици и други ядра и частици. Например, в отговор на Photonuclear на ядро характеризира с голям брой канали, например:

Както вече беше посочено, ядрената реакция в първа извършва E.Rezerfordom първото ядро ​​изкуствено един химичен елемент са били превърнати в друг елемент - кислород. В тази реакция, също така е установено, че протон е част от ядрото. Това може да се види, ако тя прилага законите на запазване на номер заряд и барионен:

(14.5.9) Q: 2 + 7 = 8 + 1

Б: 4 + 14 = 17 + 1

По този начин, в реакция (14.5.9) законите за опазване и Q ще бъдат изпълнени само в случай на образуване на частици в крайното състояние с Q = 1 и В = 1. И това е протона.

През 1930 г., немски физик и V.Bote G.Beker реакция

(05.14.10)

Забелязахме, неутрална светлина, която той получи за гама-лъчение. Две години по-късно, на английски физик Dzh.Chedvik се оказа, че тази частица има маса, сравнима с масата на протона и неутрон й име като своя електрически заряд е нула.

Откриването на неутрона позволено в същите 1932 съветски физици DD Иваненко и EN Gapon в същото време на немския физик, Хайзенберг и италианския физик Д. Majorana предлагат вече широко призната протон - неутронна модел на структурата на ядрото.

14.6. елементите на преобразуване [19]

Ядрено делене. През 1938 г., германските учени Хан и Щрасман бе установено, че чрез бомбардирането на уран с бавни неутрони се появяват на ядрото, около два пъти по-лек от оригиналния уран ядрото. Този факт е неочаквано, тъй като изглежда, че за един неутрон "ядро колапс" не бива да пропускате енергията. Наистина се случи след това. Ядрото на уран, абсорбиращ неутронна разделя на две части от приблизително свързано маса заедно 1:59. Това преобразуване се гледа много необичайно, тъй като всички известни реакционни ядрата на ядрени придружени тръгване от само малки фрагменти (например, N, P, или).

Нов феномен е наречен ядрен разпад. Процесът на разделяне може да бъде ясно представят, при условие че ядрото на уран под формата на течни капчици. Според модела на течност пускане на ядрото, неутроните в ядрото на абсорбция (Ris.14.6a) преминава на допълнителна вътрешна енергия. Сформирана междинно състояние, или съединение ядро , Излишната енергия на ядрото (което е в възбудено състояние - ris.14.11a) води до по-интензивно движение на отделните нуклоните, така че сърцевината да стане удължена (ris.14.11b). Освен това, с малък обсег на ядрено взаимодействие на нуклоните отслабена поради увеличен разстоянието между тях и електростатично отблъскване е отслабена само леко и става доминиращ. В резултат на това ядрото се превръща в форма, наподобяваща гира (ris.14.11v), където провлака става по-тънка, а след това в основата на атомно тегло разделен на половина (ris.14.11g).

Създадена през новия ядро ​​от този процес с атомни тегла и Те призоваха делене фрагменти, и , Ядрен разпад се съпровожда с отделянето на (обикновено две или три) неутрони.

В резултат на реакцията на разпад освобождава огромни количества енергия. От практическа гледна точка, освободен от разпад енергия е незначителен. Но ако в същото време значителен брой акции на уранови ядра в микроскопичен мащаб ще бъдат разпределени на много голямо количество енергия. Някои физици са осъзнали, че неутроните, изпускани във всяка делене събитие могат да бъдат използвани за верижна реакция: неутрон е първоначално разделяне на ядрото на уран; оформени два или три допълнителни неутрони предизвика делене събития и т.н., така че лавина процеса се увеличава, както е показано в ris.14.12. Поради това, увеличение на лавина в броя на делящи се ядра се нарича верижна реакция.

а) б)

в) ж)

Фиг. 14.11. Етапи на ядрения разпад.

Оказва се, че не всички неутроните излитат в резултат на срива ще остане в пробата и да доведе до ново разделение на ядрата. Някои неутрони оставят пробата, и няма да участват в процеса на ядреното делене. Важно е да се постигне това чрез разделяне на пробата е била средно повече от един неутрон на делящи ядро. Такива процеси се наричат самоподдържаща се верижна реакция. Ако те са успели да извършат, че би било възможно да се получи количеството енергия, освободена в процеса на делене е много пъти по-голям от всички други методи за неговото получаване.

руда уран съдържа 99 275% и 0,625% , Топлинните неутрони с енергии от порядъка на 0.1 ЕГ може да предизвика ядрен разпад И за ядрено делене Както се оказа, че е необходимо да се използват бързи неутрони с енергии по-големи от 1 MeV. делене Той се среща в няколко реакции:

(14.6.1)

(14.6.2)

Фиг. 14.12. Верижна реакция.

В делене на ядрата в 1 г от уран освободен толкова енергия, колкото се освобождава по време на изгарянето на три тона въглища. Във всеки акт на верижна реакция, състояща се от процеси (14.6.1) и (14.6.2), се образува 2-3 неутрони (средно ~ 2.3 неутрони). Средният брой неутрони, която се образува в верижна реакция, наречена неутрони умножение к фактор. За да верижна реакция настъпило достатъчно, че к> 1.

Ядреното гориво, с помощта на ядрения разпад на топлинни неутрони е или , Тези елементи са направили възможно да се реализира ядрена верижна реакция, която по-късно се използва за създаване на ядрени оръжия и реактори. Ядреното гориво, произведено в реакции, предизвикани от неутрони в тежки ядра :

. [20] (14.6.3)

В тази реакция, плутоний може да се използва като ядрено гориво и уран , В основата на които, когато се удари с топлинна неутронна гниене с излъчването на неутрони. Уран , Които в природата е много да се направи атомна бомба не е подходящ, тъй като тя е разделена, когато влезе на бързи неутрони.

Устройството, с което се контролира верижна реакция, наречена реактор. Целта на това устройство е, че коефициента на умножение неутрони се държи в близост до устройството (К ~ 1.0). Леко намаляване и увеличаване на около уреда, можете да промените количеството на енергията, произведена или спре развитието на верижна реакция, понижаване на коефициента на неутронна умножение по-малко от единство.

реактор е показан на Схема ris.14.13. Реакторите използват ядрено гориво, който се произвежда в реакцията (14.6.3). Ето защо, неутрони, възникващи в верижна реакция, забавят в сърцевината на топлинни източници.

Фиг. 14.13. Reactor.

В него са пръти за ядрени горивни пръти и регулиране на графитни да абсорбират неутрони. Vdvigaya графитни пръти в активната зона, абсорбционни неутронна количество се увеличава и следователно намаляване на техния коефициент за умножение к. Ядрото е заобиколен от неутронна рефлектор, който позволява да не се губи неутрони, възникнали в ядреното гориво. В допълнение към управляващи пръти и се използват пръти безопасност, което позволява да се намали драстично фактор неутронния размножаване, както и други начини за намаляване на К-фактор по-малко от единица. Тя преминава през основната тръба с охлаждащата течност (например вода). Във втората част на топлоносителя на реактора преминава през водата, загряване до кипене. Парата допълнително завърта турбина, която е свързана с генератор на електрически ток. Парата Изпускателната се охлажда в кондензатор и се връща на втората част на реактора. Този метод се различава от производство на електрическа енергия в ТЕЦ. Разликата само в среда на метода на топлина за отопление: термична електроцентрала чрез изгаряне на въглища, нефт или газ, в ядрена централа - изгаряне на гориво.

Първият ядрен реактор е построен от Fermi и колегите му през 1942 г. в рамките на стадиона, Университета на Чикаго, и в Съветския съюз, първият реактор е построен през 1954 г. в Обнинск IV Курчатов [21].

Ядрена бомба [22]. В допълнение към мирно атомната енергия е била използвана за военни цели. За първи път тези работи са започнали да се провеждат в Германия, но преди края на войната, германските учени не са били в състояние да реши проблема с ядрени оръжия. Такива проучвания са били успешни в САЩ. Те уреден за сплашване на Съветския съюз и през 1945 г. те създадоха бомбата пусна на японския град Хирошима. Светът научава за страшната сила на ядрени оръжия. Въпреки това, приоритетът на САЩ в тази област принадлежи към краткотрайна. Съветският съюз се взриви атомна бомба върху един от неговите депа през 1949 г., което е значително по-бързо от очакваното САЩ. Основана ядрен паритет, което продължава и днес.

Операцията на ядрена бомба е неконтролирано верижна реакция, която възниква по време на разпадането на тежки ядра. Дизайнът на една от първата атомна бомба е както следва. На първо място, както вече бе отбелязано за създаването му е необходимо да се използва ядрено гориво обогатен уран или оръжия плутоний , Тяхната раздяла - хай-тек скъп процес. За изолиране, например, ядра Той създава газообразен уран съединение. Многократното прекарване през порест материал, е възможно да се разпределят ,

Оръжия плутоний, получена чрез облъчване с неутрони в процеса (14.6.3).

Ядрено гориво верижна реакция, трябва да има определена критична маса. В част от уран или плутоний за разработване на верижна реакция не е задължително. Ако част е малък, повечето от неутрони, произведени в деленето на уранови ядра, оставяйки пробата. Ако масата на пробата във формата на топка, ще бъде 47 кг, броя на неутроните, които остават в извадката, ще бъде достатъчно, за да започне верижна реакция. Минималното тегло на ядрения материал, необходимо за извършване на самоподдържаща се верижна реакция се нарича критична. В присъствието на неутронна модератор, например, пласта полиетиленово фолио и рефлектор на берилий около критична маса от пробата се намалява до 242 г (уран топка с диаметър 3 см).

Шофиране ядрена [23] (ядрена) бомби е показан в ris.14.14. Купа гориво е разделен на две части, всяка от които е по-малка от критичната маса. По това време тя се удари в земята, един от бушоните на ядрено гориво, създаване на конвенционален експлозия, изстреля в друга. На маса по-голяма критична маса, тя се развива в микросекунди верижна реакция се проявява и ядрена експлозия.

Фиг. 14.14. Схема на атомната бомба

Ядреният синтез. Тегло на стабилно ядро, както вече бе споменато, по-малко от сумата на масите на съставните протони и неутрони. Следователно, ако протоните и неутроните се довеждат в контакт и да се образува сърцевина, то ще се придружава от намаляване на общото тегло на кондензирани основните частици. Например, два протона и два неутрона, които са на свободния (несвързан) състояние ще тежи повече от хелий ядро ​​се състои от същите два протона и два неутрона, но свързани с ядрени сили в едно ядро. Съкращаване се проявява при разпределението на големи количества енергия. Формирането на ядра в процес на сливане на отделните протони и неутрони или леки ядра се нарича ядрен синтез.

Пример за реакция, при която синтезира тежки ядра е:

(14.6.4)

За да се извърши такава реакция е необходимо да се преодолее Кулон отблъскване между деутерия и тритий. Затова сблъсък ядра трябва да имат висока кинетична енергия, която може да се постигне при температури от около 10 август К. Такива реакции, наречени синтез. Изгарянето на 1 грам тритий - деутерий смес освобождава енергия в 4,5 пъти по-високи от изгарянето на 1 г уран. В допълнение, в резултат на ядрен синтез не генерира радиоактивни елементи, а именно, термоядрен реактор е в безопасност от гледна точка на околната среда.

Така че физиците са ангажирани в обещаващо гол от 1951 г. насам - изпълнението на реакцията на контролирания термоядрен синтез (CTF). Деутерий и тежка вода, съдържаща се в обикновена морска вода, и е около 0.2%, и тритий се получава лесно от литиево:

(14.6.5)

в природата си запазва същите високи.

В момента TCB проблем не е решен. Въпреки това, неконтролирани слети физици са се научили да се упражнява. Първо, СССР, а след това в Съединените щати и други страни е създаден водородна бомба. Конструкцията на такъв бомба е показано на ris.14.15.

Фигура 14.15. бомба водород.

Той се състои от ядрена предпазител (първата част на бомбата), че експлозията създава топлина, запалване на термоядрен гориво втора бомба части (например, литиев деутерид капак). Използването на литиев елиминира скъпо тритий. Резултатът е неконтролируемо синтез. Под влияние на неутрони генерирани тритий от литий, който реагира с деутерий. Ако някой бушон и такса заобиколен от обвивка на уран Под действието на бързи неутрони, както това се случва в верижна реакция. Тази схема има бомба "делене - синтез - разделение" и е с много висок капацитет.

Според съвременните идеи, всички химични елементи в природата като природата първоначално образувани по време на ядрен синтез. Сега тя установи, че ядрен синтез се случва в звезди, включително и нашето слънце. Той е този процес и служи като източник на силна светлина, излъчвана радиация.

Пример 14.7. Един от най-актуалните примери за използването на ядрената физика в медицината е позитронно - емисионна томография (PET) [24]. Действието на устройството се основава на следните основни физически идеи. Първо, превръщането се извършва при ускорители химични елементи, т.е. произведени изотопи, които излъчват позитрони. Второ, те се използват в унищожаването на взаимодействие с електрони. На трето място, с помощта на съвпадение верига, която открива фотони едновременно в капана на кристалите.

Физични механизми на PET по следния начин. В разпад на радиоактивни изотопи излъчват позитрон, който се провежда в околните тъкани разстояние на 1-3 мм, губят енергия в сблъсъци с атомите и молекулите на биологичната тъкан. В момента на спиране на позитрона взаимодейства с един електрон, унищожение, както е показано на (14.3.8), превръщайки се в два фотона с енергия от 0,511 MeV, които се излъчват в противоположни посоки. Тези фотони се записват кристали - сцинтилационни броячи. Когато фотони хит в кристалите, наречени сцинтилатори, има светкавица, която е регистрирана фотодиоди и след това усилва сигнала умножаване веригата. Сред всички факли със специална електронна схема избира тези двойки фотони, сигналите, от които са дошли по същото време (такива схеми се наричат ​​съвпадение вериги). PET скенер е показан на Схема ris.14.16. Детекторът се състои от голям брой сцинтилационни кристали, сред които всеки две противоположни двойки кристали включени в съвпадение верига.

Радиоизотопи са въведени в човешкото тяло. Домашният любимец използва позитрон - емитиращи изотопи на някои елементи от периодичната система, в резултат на което гниене от излъчващи позитрони: C 11 (. полуЖиВота t½ = 20,4 мин), N 13 (. T½ = 9,96 мин), O 15 (. T½ = 2,03 мин) и F 18 (T½ = 109 8 мин.). Оптималните характеристики за използване в домашни любимци, има радиоактивен изотоп 18 F: най-големият полуживот и по-ниско енергийно излъчване. От една страна, полуживота на изотопа 18 F PET позволява да се получат високи контрастни образи при ниска доза на пациенти натоварване. От друга страна ниско енергийни позитрони, излъчени от ядра F 18 осигурява висока пространствена разделителна способност на PET изображения. Пространствената разделителна способност се определя от пробега на позитрони в биологична тъкан до тяхното унищожение с един електрон. Колкото по-малко енергия, позитрони, по-ниската им пробег, а оттам и по-добра пространствена разделителна способност. Въпреки това, наличието на скоростта на позитрон по време на тяхното унищожаване води до отклонение ъгъл разсейване на фотони 0-180 и леко увеличава несигурността на мястото на точката на унищожение.

Периодът на полуразпад F 18 е достатъчно голям, че допуска възможността за транспортиране на радиофармацевтици (RFP) [25], направена въз основа на нея от централизирана производствен обект в клиники и институции с РЕТ скенери, както и удължаване на сроковете PET изследване и синтез на радиофармацевтици ,

В медицината, PET е широко използван за диагностика на различни заболявания, особено неврологични, рак и сърдечносъдови заболявания. PET позволява ранна диагностика на различни, предимно рак преди структурните промени, които значително подобряване на прогнозата и качеството на лечение.

Следващите три примера са т.нар Stereotactic операцията. Нейната цел - обобщаване в значителна целева доза, която позволява в една сесия действително "изгаря тумора." Тези настройки включват гама и кибер - нож.

Пример 14.8. Гама нож [26] - е медицинско настройка, работещи на основата на указанията, концентрира γ- радиация. Действието на тази инсталация следните физични принципи лежат. Той използва изкуствен радиоактивен изотоп Co 60, който се получава в реактор, и след това създава от радиоактивни източници. Физиците са разработили начин за получаване на радиоактивни тънки лъчи на фотоните, които гама - нож точно насочени към една единствена точка.

Ris.14.16. Шофиране PET скенер.

Предимството на инсталирането на гама нож е, че гредата 201 от радиоактивен източник в 60 се изпраща на една-единствена точка. Съхранявана в целевите дозирани много пъти по-големи от дозата на повърхността на човешкото тяло. Доставя на дозата на тумора (10 Gy), това води до смърт. В същото здрави тъкани получи малка доза радиация. Точността на указване на γ- радиационни лъчи достига 0,3 мм. Общ изглед на настройката на гама нож е показана на Фиг. 14.17.

Във вътрешността на каската е показано на ris.14.17, при условие неподвижността на главата на пациента, и високо-енергийни фотони, които произхождат от радиоактивен източник и преминаващи през каналите за шапка isocentric събират в целевата зона. Избор на набор от светлина облъчване се извършва с оглед минимизиране на облъчване на мозъка структури, които не могат да понасят високи дози радиация. Гама нож позволява лечението на васкуларни тумори, тумори, главно мозъка включително метастази, без операция и дълго излагане няколко седмици. Само един от болнично лечение, за значително подобряване на състоянието на пациента и му се върна към нормалния живот. Докато прилагането на този метод е ограничена от размера на тумора - не трябва да надвишава три сантиметра.

Пример 14.9. Още по-модерно е настройката за лъчетерапия, като действа въз основа на електронни ускорители, и наречен Cyber - нож [27].

Ris.14.17. Шофиране облъчване на монтаж на гама нож.

Тя съдържа два основни елемента: лек линеен ускорител, мобилен компютър-контролирано роботизирана ръка с шест степени на свобода, което позволява да се облъчва мишената с 1200 възможни позиции за облъчване. енергиен ускорител, който се основава на определянето на реда на 4 - 6 MeV. Точността на лъча се достигне достигне 0,5 мм. Пример за такава система е показана на Фиг. 14.18.

Ris.14.18. Cyber System - нож включва: 1 - синхрон камера 2 - LINAC 2 - 3 - манипулатор 4 - очна линия молив роботизирана система 5 - снимка детектори 6.7 - рентгенов целевата система.

Основното предимство на Cyber ​​- нож, че след определяне на положението на тумора и метастазите, всеки от обектите с висока точност се облъчва от много посоки в една сесия. Това е възможно благодарение на лесно внедряване ускорител манипулатор - ръката робот. Cyber ​​- нож позволява да се лекува голям брой места в човешкото тяло. В Русия, инсталирането на такъв акт клас, докато един [28].

Лечението на такива комплекси в света се провежда 23 хиляди пациенти, и значителна част от тях се счита почти безнадежден. Курсът на лечение е около един час. След една или няколко сесии на състоянието на пациентите се подобрили, но след известно време пациентите се върнаха към нормален живот.

Пример 14.10. През последните няколко години, физици и лекари разработват инсталации, които позволяват да се комбинират два или три метода на образни методи или радиотерапия едновременно с диагностичните методи. Това активно развитие метод, наречен TomoTherapy, т.е. лъчетерапия под контрола на компютърна томография. Той едновременно съчетава възможността за диагностициране на CT и radiosurgical унищожаване на рак огнища спирачни греди на фотони от електронен ускорител. На него, както и в други растения Stereotactic радиохирургия, множество патологични лезии може да бъде потиснато в същата сесия.

Същността на апарата е, че малък електронен ускорител се използва вместо рентгенов източник, използван в компютърен томограф на.

TomoTherapy техника се основава на стратифицирана облъчване на фен-лъчев ускорител, спирачна радиация, която минава през тялото на пациента, се записва от датчици в компютърна томография. Според тях той е построил КТ на обекта. За насипни модел ускорител спирали около пациента. Едновременно с това, на лъч фотони води до обект на значителна доза, прилагането на терапевтичната функция. В този случай, облъчване може да се регулира чрез динамиката на процеса лъчетерапия на томография. Монтаж, действащ върху описан принципът е показан в ris.14.19.

Ris.14.19. Методи за TomoTherapy.

Контролни въпроси към лекцията №14:

1. Как атомното ядро?

2. Какви изследвания са довели до откриването на атомното ядро?

3. Какво е изотоп? Дайте примери.

4. Какво знаеш за ядрена енергия?

5. Какво е силното взаимодействие? Сравнете им с други видове сили в природата.

6. Какво е радиоактивност? Както е открит?

7. Какви видове радиоактивност ли, че? Разкажете за техните свойства.

8. Напишете закона на радиоактивното разпадане и обясни значението му по физика и практическа употреба.

9. Какво знаеш за радиоактивно датиране? Какво е ядрената реакция се използва за тази цел.

10. Обяснете какво ускорител на частици? Кои ускорители знаеш?

11. Как действа на линейния ускорител и циклотрона? Какъв вид на частици, те може да се ускори?

12. Какви са ускорителите, използвани в медицината? Сравнете техните предимства и възможности.

13. Какво е ядрена реакция? Дайте примери.

14. Какви са законите за запазване в ядрени реакции?

15. Какво можете да ни кажете за ядрения разпад?

16. примери за превръщането на ядрата. Ролята на това откритие в развитието на цивилизацията и науката.

17. Как един ядрен реактор? Какви са законите на физиката са използвани в принципите на работа на реактора?

18. Опишете принципа на действие на атомни и водородни бомби.

19. Дайте определение на верижна реакция и ядрения синтез.

20. Кажете ни какво знаете за PET сканиране. Какво физическа идеи в основата на PET?

21. Каква е Gamma Knife? Списък на постиженията на физиката, използвани за създаване на тази инсталация.

22. Обяснете принципа на действие и предимствата на кибер - нож. Какво физическа идеи тя се основава?


[1] В исторически план, развитието на ядрената физика беше предшествано от голям брой проучвания в областта на атомната физика. Преди откриването на изследвания ядро ​​материал довели до откриването на проникваща радиация: Yu.Plyukkerom катодните лъчи V.Rentgenom бяха открити през 1859 г., през 1895 г. - рентгенови лъчи, през 1896 A.Bekkerelem - радиоактивност, а през 1897 г. беше D.Tomsonom отворен електрон.

Откриването на радиоактивността може да се счита за раждането на ядрената физика като открили лъчи, както се оказа по-късно, не се излъчва атом и ядрото. През 1899 E.Rezerfordom са открити частици, които изграждат радиоактивни лъчи. Тъй лъчи, излъчени от уран пробата се поставя в магнитно поле, състоящ се от а-положително заредени частици и отрицателно заредени бета-частици, и през 1900 godu P.Villard отвори третия компонент радиоактивни лъчи - у-лъчи.

[2] Proton -neytronnaya модел на атомното ядро, предложен през 1932 г. от Съветския физик, професор от Министерството на Московския държавен университет D.D.Ivanenko физика. Малко по-късно, на една и съща работа, публикувана W.Heisenberg.

[3] През 1911 г., независимо теракота и Соди установено, че радиоактивното разпадане на елементи от трансформацията провежда. Например, един атом на емисиите на алфа - частици се превръща в атом. Те са също така е установено, че при някои гниене могат да се появят вериги същите елементи с различни маси, те се наричат изотопи.

[4] Антоан Бекерел - френски физик (1852-1908) на семейството на физиците. За откриването на явлението естествена радиоактивност на урана през 1903 г. е удостоен с Нобелова награда. Бекерел през 1901 г. открива физиологичното действие на радиация, както и способността му за йонизиране на газа.

[5] Мария Склодовска-Кюри (1867 -1934) - добре известен физик и химик от полски произход. Два пъти носител на Нобелова награда: по физика (1903 г.) и химия (1911). Тя основава институти Кюри в Париж и Варшава. Съпругата Пиер Кюри, с него са ангажирани в изучаване на радиоактивността. Заедно със съпруга си отвори радий елементи (от латинската радий -. Emitting) и полоний. Тя почина от лъчева болест.

[6] Това понятие се въвежда A.Bekkerelya студент на Мария Кюри.

[7] Annihilation прогнозира през 1930 г. от английския физик Пол Дирак. През 1932 г., американски физик К. Андерсън експериментално доказано съществуването на позитрони в космическите лъчи. През 1933 г. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри с камерата Wilson поставят в магнитно поле, ние наблюдавахме създаването на електрон-позитрон двойки с гама лъчи от радиоактивен източник. През същата година, случаите на унищожаване на електрон-позитрон двойки са надеждно регистрирани.

[8] Физиците късно бе установено, че в унищожаването на електрон и позитрон с вероятност от 1% може да се образува и три фотон :.

[9] В медицината, в момента се използва от около 12,000 ускорители, и в САЩ - около 5200. В нашата страна, в лъчева терапия и диагностика, както и ядрената медицина се използва около 125 ускорители.

[10] Един от първите ускорители - каскада генератор е разработен в Швейцария през 1920 г. Greynaherom. Същата машина е създаден от британските физици J .. Cockcroft и E. Walton на лабораторията Ръдърфорд през 1929. През 1932 г. те са извършили първата ядрена реакция на педала на газта ги е създал: изкуствено ускорени частици - протони с енергия от 700 Kev е разделен литиево ядро ​​на две алфа-частици. Тази дата може да се счита за начало на историята на ускорители.

[11] = 1 MeV = 1000KeV 10 юни ЕГ = 10 -3 -6 GeV = 10 TeV.

[12] Първите идеи за използване на резонансната подход за ускоряване на частиците е била изразена от шведски физик ващи през 1924. Принципът на резонансната ускорение също е предложен Wideröe за линейни ускорители, а през 1928 г. е построена първата си линеен ускорител. С цел да се намали размера на педала на газта през 1929 г., Lawrence предложи модел на резонансната ускорител на пръстен - циклотрон.

[13] Всички видове високо напрежение ускорители също са линейни, защото траекторията на движение на частиците в тях е в близост до една права линия.

[14] Fazotron първо ускорители са използвани в радиотерапията с тежки заредени частици (протони или йони). В момента се разработват проекти терапия лъчетерапия протон лъч на базата на изохронни циклотрони.

[15] на електрони synchrotrons получават синхротрон радиация, която се използва широко в медицината през последните години.

[16] = 1 GeV 10 9 ЕГ.

[17] Според някои оценки на броя на тридесет и осем хиляди. От тях над 62% от ускорители работят в индустрията. Обикновено - рентгенова тръба, в която милиони света, е ниска енергийна ускорител. Чрез ускорители и електронни микроскопи са от различни типове.

[18] Първият изкуствен ядрената реакция под действието на алфа-частици се проведе на азот през 1919 E.Rezerfordom godu.Prichem тя свидетелства за наличието на протоните в ядрото. Първият експеримент е извършен при ускорителите през 1932 г., за да ускорителя от каскада построен от Cockroft и Walton в Кеймбридж. Протоните с енергия от 380 Кев се разделят литиево ядро ​​на две алфа-частици:

[19] През 1934 г., Ирен и Фредерик Жолио - Кюри в бомбардирането на алфа-частици от алуминий за първи път синтезира изкуствен радиоактивен фосфор 30 R. елементи преобразуването е на базата на ядрената медицина. В ускорители в различни реакции стават радиоактивни елементи с различни през целия живот и на разпад процеси. Тези радиоактивни материали са широко използвани за диагностика и терапия в различни области на медицината, например в кардиологията и онкологията.

[20] В горната част на фракция показва вида на радиоактивното разпадане, като гниене, и долната част - на полуживот време на ядрата с емисиите на частици (електрони).

[21] В момента в страната ни има активно строителство на нови атомни електроцентрали. В допълнение, договори за строителство на атомни електроцентрали в различни страни, като Индия, България, Иран.

[22] Независимо от факта, че в основата на бомбите - ". Атомна бомба" на процесите на освобождаване на енергия от атомни ядра, ядрена бомба във всекидневния живот, се наричат

[23] Често наричан атомната ядрена бомба, въпреки че тя използва силата на ядрения разпад, не атоми.

[24] Първото приложение на радиоизотоп 131 за диагностициране на заболяване на щитовидната жлеза се отнася до края на 1930-те. Ранното развитие на изобразителни устройства през 1950-те представени скенер с XY сканиране и сцинтилационни камери. В клиничната практика, тези типове устройства са станали широко използвани в средата на 60-те години на миналия век. Той е от този период Anger (или гама камера), камерата се превръща в един от основните технически средства за визуализация, използващи изотопи.

[25] Эти вещества называются радиофармпрепараты (РФП) и предназначены для наблюдения и оценки физиологических функций отдельных внутренних органов. Характер распределений РФП в организме определяется способами его введения, а также такими факторами, как величина кровотока объема циркулирующей крови и наличием того или иного метаболического процесса.

[26] Она была разработана шведским нейрохирургом Ларсом Лекселем в 1950 году. Источником γ- излучения является радиоактивный препарат Со 60 с периодом полураспада 5.2 года и энергией 1.25 МэВ. Первая установка «Гамма-нож» была запущена в 1968 году. Сейчас она прочно вошла в арсенал нейрохирургических методик лечения различных внутричерепных патологических образований. В настоящее время во всем мире функционирует свыше 200 радиохирургических центров, оснащенных данной установкой, а в нашей стране работает только один такой центр.

[27] Система кибер - нож была создана в 1992 году в Стенфордском университете под руководством Д.Адлера. В мире в2012 году действует 268 таких установок, причем большая часть таких установок действует в США и Японии. В России их четыре и несколько устанавливается.

[28] В московском государственном университете приступили к разработке нового поколения кибер – ножа с вариацией энергии электронов. Новая установка создается на базе компактного разрезного микротрона, разработанного в НИИЯФ МГУ, а также конструируемого в НИИ механики робота-манипулятора.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Ядрени реакции. закони за запазване

; Дата: 06.01.2014; ; Прегледи: 381; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:

  1. Аксиоми и законите на булевата
  2. Атомното ядро. Ядрената енергия
  3. Основните закони на организацията.
  4. Взаимодействието на органи. Принципът на суперпозиция на силите. закони на динамиката на Нютон
  5. Ефектът на температурата върху скоростта на химичната реакция.
  6. Въпрос №2. Първият и вторият законите на Кирхоф. Балансът на силите. Методът на контура и възлови уравнения (20 мин.)
  7. закони за газ
  8. закони на газ, в резултат на молекулно-кинетичната теория.
  9. Генетична система клетка: ядрените гените и плазминоген.
  10. Хетерогенен химична реакция. кинетична и дифузия областта на потока на хетерогенен процес.
  11. Хомогенните каталитични реакции.
  12. Пари и техните функции, видове пари. Теория на пари. Пари. Законите на паричното обращение. Понятие и видове парични системи. Паричната система на Руската федерация. Международната валутна система.




zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.249.93.155
Page генерирана за: 0.054 сек.