Biofyzikální chemie radiometrické metody. Zita Purkrtová říjen - prosinec 2015

Podobné dokumenty
Radioaktivita a radionuklidy - pozitivní i negativní účinky a využití. Jméno: Ondřej Lukas Třída: 9. C

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

Jaderné reakce a radioaktivita

RADIOAKTIVITA KAP. 13 RADIOAKTIVITA A JADERNÉ REAKCE. Typy radioaktivního záření

JADERNÁ FYZIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Radioaktivita,radioaktivní rozpad

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

RADIOAKTIVITA A VLIV IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Prvek, nuklid, izotop, izobar

2. ATOM. Dualismus částic: - elektron se chová jako hmotná částice, ale také jako vlnění

Letní škola RADIOAKTIVNÍ LÁTKY a možnosti detoxikace

Rozměr a složení atomových jader

RADIOAKTIVITA TEORIE. Škola: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr.Milan Staněk MGV_F_SS_3S2_D12_Z_MIKSV_Radioaktivita_PL

Potřebné pomůcky Sešit, učebnice, pero

RADIOAKTIVITA RADIOAKTIVITA

8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL

Radiační patofyziologie. Zdroje záření. Typy ionizujícího záření: Jednotky pro měření radiace:

Radioaktivní záření, jeho druhy, detekce a základní vlastnosti

VY_32_INOVACE_FY.17 JADERNÁ ENERGIE

Atom jeho složení a struktura Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje

JADERNÁ ENERGIE. Při chemických reakcích dochází ke změnám v elektronových obalech atomů. Za určitých podmínek mohou změnám podléhat i jádra atomů.

VYBRANÉ DOSIMETRICKÉ VELIČINY A VZTAHY MEZI NIMI

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 12. Měření ionizujícího záření

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Test z radiační ochrany

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Nebezpečí ionizujícího záření

VY_52_INOVACE_VK64. Datum (období), ve kterém byl VM vytvořen červen 2013 Ročník, pro který je VM určen

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Jaderná fyzika. Zápisy do sešitu

36 RADIOAKTIVITA. Rozpadový zákon Teorie radioaktivního rozpadu Umělá radioaktivita

Základy toxikologie a bezpečnosti práce: část bezpečnost práce

Životní prostředí pro přírodní vědy RNDr. Pavel PEŠAT, PhD.

Aplikace jaderné fyziky

CZ.1.07/1.1.30/

FYZIKA ATOMOVÉHO JÁDRA

Fotoelektrický jev je uvolňování elektronů z látky vlivem dopadu světelného záření.

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. neutronové číslo

3. Radioaktivita. Při radioaktivní přeměně se uvolňuje energie. X Y + n částic. Základní hmotnostní podmínka radioaktivity: M(X) > M(Y) + M(ČÁSTIC)

Přednášky z lékařské přístrojové techniky

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

29. Atomové jádro a jaderné reakce

212 a. 5. Vyzáří-li radioaktivní nuklid aktinia částici α, přemění se na atom: a) radia b) thoria c) francia d) protaktinia e) zůstane aktinium

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Senzory ionizujícího záření

Test z fyzikálních fyzikálních základ ů nukleární medicíny

DUM č. 15 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Úvod do moderní fyziky. lekce 4 jaderná fyzika

Relativistická dynamika

Záření kolem nás. Jaroslav Šoltés, Milan Štefánik Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze


Prvek, nuklid, izotop, izobar, izoton


JIHOČESKÁ UNIVERZITA - PEDAGOGICKÁ FAKULTA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

8.1 Elektronový obal atomu

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření a detekce záření (radiové vlny, neviditelné záření)

Identifikace typu záření

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

Jaderná energie. Obrázek atomů železa pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Gama spektroskopie. Vojtěch Motyčka Centrum výzkumu Řež s.r.o.

RADIUM fyzikální vlastnosti a radiobiologické účinky -

Jaroslav Reichl. Střední průmyslová škola sdělovací techniky Panská 3 Praha 1 Jaroslav Reichl, 2017

ABSOLVENTSKÁ PRÁCE. Název práce: Radioaktivita a radionuklidy - pozitivní i negativní účinky a využití. Jméno: Ondřej Lukas. Třída: 9.

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Historie zapsaná v atomech

Atomová a jaderná fyzika

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma

PŘÍRODNÍ RADIOAKTIVITA A STAVEBNICTVÍ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Ullmann V.: Jaderná a radiační fyzika

20. Radionuklidy jako indikátory

Práce v radiochemické laboratoři - ověření zákonitostí radioaktivních přeměn

Jaderná energetika (JE)

rezonanční neutrony (0,5-1 kev) (pojem rezonanční souvisí s výskytem rezonančních maxim) A Z

JADERNÁ CHEMIE včera, dnes a zítra

K MOŽNOSTEM STANOVENÍ OLOVA

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

1. Proveďte energetickou kalibraci gama-spektrometru pomocí alfa-zářiče 241 Am.

Chemie pro KS Anorganická a analytická část

ATOMOVÉ JÁDRO A JEHO STRUKTURA. Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno

ATOMOVÉ JÁDRO. ATOM - základní stavební částice hmoty dále již chemickými postupy nedělitelná - skládá se z jádra a obalu.

Prvek, nuklid, izotop, izobar, izoton

Příklady Kosmické záření

Atomové jádro, elektronový obal

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Nebezpečí ionizujícího záření

Pozitron teoretická předpověď

PRO VAŠE POUČENÍ. Kdo se bojí radiace? ÚVOD CO JE RADIACE? Stanislav Kočvara *, VF, a.s. Černá Hora

Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

M ASARYKŮ V ONKOLOGICKÝ ÚSTAV Žlutý kopec 7, Brno

Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

STŘEDOŠKOLSKÁ ODBORNÁ ČINNOST

VY_32_INOVACE_06_III./7._STAVBA ATOMOVÉHO JÁDRA

Transkript:

Biofyzikální chemie radiometrické metody Zita Purkrtová říjen - prosinec 2015

Radioaktivita 1896 Antoine Henri Becquerel první pozorování při studiu fluorescence a fosforescence solí uranu 1903 Nobelova cena za fyziku začátek 20. století Marie Curie-Sklodowská, Pierre Curie izolace radia ze smolence termín radioaktivita následně objevení dalších dvou prvků: polonium, aktinium 1903 a 1911 Nobelova cena za fyziku 1934 Irene a Frederic Joliot-Curie objev umělé radioaktivity 1935 Nobelova cena za fyziku

Radioaktivita proces, při kterém dochází k samovolné přeměně jádra atomu za současného uvolnění částice či záření (radioaktivní/jaderné) o vysoké energii přechod na stabilnější formu jádra v přírodě cca 50 radionuklidů + řada umělých (člověkem připravené) v přírodě dva druhy isotopů: přítomné od začátku (př. uran) vzniklé kosmickým zářením ( 14 C) umělé/člověkem připravené isotopy: nukleární reaktory cyklotrony lineární urychlovače atd.

Radioaktivita stabilní prvky radioaktivní prvky, t 1/2 > 4 mil. let radioaktivní prvky, 34 000 let > t 1/2 > 800 let radioaktivní prvky, 103 let > t 1/2 > 1 den radioaktivní prvky, 1 den> t 1/2 > několik minut radioaktivní prvky, velmi nestabilní??? t 1/2

izotop 6 C 14 7 N 14 e C 12 6 stabilní prvky radioaktivní prvky, t 1/2 > 4 mil. let radioaktivní prvky, 34 000 let > t 1/2 > 800 let radioaktivní prvky, 103 let > t 1/2 > 1 den radioaktivní prvky, 1 den> t 1/2 > několik minut radioaktivní prvky, velmi nestabilní??? t 1/2

Radioaktivní záření 3 druhy záření: g vyzářena částice 10% rychlosti světla silné ionizační účinky cca 100x pronikavější než, ale menší ionizační účinky až 99% rychlosti světla dva druhy: rozpad neutronu, vyzářen elektron a antineutrino 4 4 2 He, 2 rozpad protonu, vyzářen positron a neutrino hmota náboj energie

Radioaktivní záření energie 3 druhy záření: g vyzáření fotonu nejpronikavější záření, jedná se o elektromagnetické vlnění dosahuje rychlosti světla (ale ve srovnání s ním má mnohokrát vyšší energii a menší vlnovou délku) většinou společně s předešlými dvěma typy fotografický film olověná kostka zdroj radioaktivního záření štěrbina + - g, g 1 mm hliníku papír 1 cm vzduchu 10 cm olovo Bettelheim, Brow n, Campbell, Farell: Introduction to General, Organic, and Biochemistry, 9 th edition, Brooks/Cole, 2009.

Nukleární reakce... a chemická reakce rovnováha hmotnosti a náboje ale může dojít k přeměně prvku důležitý je tedy typ isotopu Pacientovi je v rámci vyšetření funkce štítné žlázy podán radioaktivní jód ( ), který je zdrojem - 53 a g záření (uvolnění elektronu a fotonu). Jakou reakcí byste zachytili tento proces? 131 131 53I 54Xe g Bilance hmotnosti 53 protonů 54 protonů 78 neutronů 77 neutronů 131 131 Bilance náboje + 53 protonů + 54 protonů -1 náboj +53 +53 131 I

Radioaktivní přeměna g 238 234 4 92U 90Th 2He C P B 11 11 0 6 5 1 S e 32 32 0 15 16 1 11 5 B 11 5 e B g 14 6 210 84 C 14 N 7 Po e 206 82 Pb 4 2 He g zachycení elektronu (electron capture, EC) 51 24 Cr 0 1 e 51 23 V g štěpení těžkých jader za vzniku dvou jader a vyzáření několik neutronů

Radioaktivní rozpad monomolekulární přeměna řídící se kinetikou 1. řádu rychlost rozpadu dn dt N N... počet jader... rozpadová konstanta poločas rozpadu (N=N 0 /2) 1 2 0,693 Poločas rozpadu 63 Ni je 100 let. Pokud je na začátku 100g 63 Ni, jaké množství zůstane po 200 letech? střední doba života 1

Jednotky Curie (Ci) = radioaktivita 1 g 226 Ra = aktivita vzorku v němž se rozpadne 3,7.10 10 nuklidů za 1 sekundu Bq (becquerel) = aktivitu 1 Bq má vzorek v němž se rozpadne 1 nuklid za 1 sekundu Decays Per Minute (počet rozpadů za minutu) 1 Ci = 3,7.10 10 Bq = 2,22.10 12 DPM přístroj měří v impulsech za minutu (CPM = counts per minute) specifická radioaktivita Gray (Gy) = jednotka ozáření = množství energie pohlcené jednotkou hmotnosti ozářeného objektu (1 Gy=1 J/kg) - nebo 1 rad (radiation absorbed dose = 0,01 Gy) či 1 R (roentgen = 0,87 rad = 0,0087 Gy)

Radiometrické metody Proč? biologie/biochemie (detekční metoda, citlivý způsob značení pro řadu studií) medicína (detekční x léčebná metoda) Způsob detekce? Jak? Jak?? ionisační detektor - ionisace scintilační detektor - scintilace (záblesk) polovodičový detektor - vznik páru elektron-díra v polovodičovém materiálu radiografický detektor - změny ve struktuře krystalu AgX (obdoba fotografie) Radiochemická analýza Studium biochemických přeměn Zřeďovací analýza Saturační analýza Aktivační analýza specificky x obecně x uniformně značené sloučeniny Bezpečnost práce... Studium distribuce a transportu látek v živých organismech Derivační analýza Saturační analýza Radionuklid jako zdroj záření

Ionisační detektor Geigerova-Mullerova trubice Bettelheim, Brow n, Campbell, Farell: Introduction to General, Organic, and Biochemistry, 9 th edition, Brooks/Cole, 2009.

http://keterehsky.wordpress.com/2010/03/11/10-2-radioactivity/ Ionisační detektor Mlžná komora komoru možno umístit do magnetického nebo elektrického pole a tím rozlišit jednotlivé druhy záření

http://www.dehs.umn.edu/rad_radwast_rwml.htm Scintilační detektor krystalové x kapalné detektory krystalové (ZnS, antracen, NaI dle druhu záření) kapalné (primární a sekundární scintilátor)

(Bio) - radiometrické metody studium metabolických přeměn studium distribuce transportu látky v organismu lokalizace látky v určitém kompartmentu buňky či orgánu ekologického systému (řeka, půda, rostlina atd.) značení v analytických či detekčních stanoveních v biochemii se běžně používají tyto radionuklidy: 14 C 32 P 35 S 3 H Nacusi L.P., Sheaff R.J. (2006) Akt1 sequentially phosphorylates p27 kip1 within a conserved but non-canonical region, Cell Division, 1:11 doi:10.1186/1747-1028-1-11

Radioimunoanalýza saturační analýza kontrola (kalibrace) neznámý vzorek

Určení stáří (nejen) biologického materiálu rozpadová konstanta je nezávislá na chemických a fyzikálních podmínkách dva přístupy: equilibrium decay clock ( 14 C datování, 3 H datování) - v první fázi dochází k rovnováze mezi přijímáním radioaktivního prvku a jeho zánikem, v druhé fázi (po smrti) ale dojde k porušení rovnováhy a dochází již jen k rozkladu radiokativního prvku accumulation clock (určování stáří hornin) - na začátku (okamžik vzniku) je určité množství radioaktivního prvku, který se dále již jen rozkládá - 238 U 206 Pb (poločas rozpadu 4,5 miliardy let) 14 C datování vznik tohoto izotopu díky kosmickému záření, předpokládá se konstantní rychlost vzniku, rovnoměrné rozložení v ekologickém systému a rovnováha tohoto izotopu v rámci uhlíku přítomného na Zemi po smrti dochází již jen k rozkladu tohoto izotopu, není dále přijímán potravou poločas rozpadu tohoto izotopu je 5760 let, průměrná hodnota izotopu 14 C je 16 dpm/g uhlíku korekce: aktivita slunce není konstantní, vliv lidské činnosti (spalování fosilních paliv, testy atomových bomb)

Využití v medicíně Léčebné využití využití ionizačního efektu záření (vznik volných radikálů) 60 Co (vnější ozařování), 182 Ta, 137 Cs (implantáty), 198 Au (injekčně přímo do nádoru) Detekční využití látka se musí hromadit ve sledované tkáni Izotop Záření Poločas rozpadu Použití 6C 11, 9 F 18 +,g 20,3 m studie metabolismu glukózy v mozku 15P 32 +,g 14,3 dne detekce očních nádorů 24Cr 51 g, EC 27,7 dne zobrazení sleziny a gastrointestinálního systému 25Fe 59 -,g 44,5 dne diagnostika anémie 31Ga 67 g, EC 78,3 h značení nádorů, použití pro celé tělo 53I 131 -,g 8,04 dne detekce disfunkce štítné žlázy

Děkuji za pozornost.

http://physicsnet.co.uk/a-level-physics-as-a2/particles-radiation/particles-antiparticles-photons/