buc xa BS

BỨC XẠ ION HÓA VÀ
CƠ THỂ SỐNG




Nguồn bức xạ tự nhiên : tia vũ trụ, tia tử ngoại, tia hồng ngoại, bức xạ mặt trời, các
chất phóng xạ trong tự nhiên có trong đất, nước, không khí…



Nguồn bức xạ nhân tạo: sóng viba, sóng vô tuyến, phóng xạ trong các hoạt động nghiên
cứu của con người (y học, khai thác mỏ, năng lượng nguyên tử, vũ khí hạt nhân…)





MỤC TIÊU
1.
2.
3.
4.
5.

TRÌNH BÀY ĐƯỢC BẢN CHẤT CỦA CÁC BỨC XẠ ION HÓA
HIỂU ĐƯỢC CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ ION HÓA VỚI VẬT CHẤT
PHÂN BIỆT CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ SỐNG VÀ CÁC
MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG CỦA CƠ THỂ SỐNG
GIẢI THÍCH ĐƯỢC NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ DỤNG CỤ GHI ĐO BỨC
XẠ ION HÓA

TRÌNH BÀY ĐƯỢC CÁC NGUYÊN LÝ KIỂM SOÁT VÀ AN TOÀN BỨC XẠ


NỘI DUNG
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Bản chất của bức xạ ion hóa
Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất
Sự hấp thụ năng lượng bức xạ - Liều lượng bức xạ
Nguyên lý và các thiết bị ghi đo bức xạ ion hóa
Tác dụng của bức xạ ion hóa lên vật chất sống.
An toàn bức xạ


1. BẢN CHẤT CỦA BỨC XẠ ION
HÓA
1.1. CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
1.2. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ


1.1. CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN
TỬ
Cấu tạo HNNT: các nucleon






Proton: P (q=e=+1,6.10-19
C;m=1,00759u; 1u=1,66.10-24
g)
(q=e=+1,6.10-19C;m=1,00759u;
1u=1,66.10-24g)
Notron: n (q=0;m= 1,00898u)
Kí hiệu: XA . Với Z: số p; N=A-Z: số n
z

Đồng vị: Những nguyên tố hóa học có cùng số P, số n khác nhau
VD: H có 3 đv: p1
p1; D2
D2 ; T3
T3
C có 4 đv: C11
C11;; C12
C12;; C13
C13;; C14
C14
Hạt nhân là một hệ lượng tử: Các nucleon được đặc trưng bằng các số lượng tử và ứng với những mức NL
xác định


1.2. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ


1895,Wilhelm Roentgen phát hiện ra 1 tấm phim ảnh có thể bị cản quang bởi các bức

xạ vô hình, có thể xuyên qua vật chất



1896, nhà bác học Becquerel đã phát hiện thấy Urrani Sunfat đã phát ra những tia
không nhìn thấy nhưng có khả năng đâm xuyên mạnh



Mari Curi và Pie Curi đã chứng tỏ rằng: Chùm tia phát ra từ HN của một nhóm các
nguyên tố


1.2. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ
ĐN: Hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự biến đổi để trở thành hạt nhân nguyên tử của nguyên tố khác, hoặc từ một trạng thái năng
lượng cao về một trạng thái năng lượng thấp hơn, trong quá trình biến đổi đó hạt nhân phát ra những tia không nhìn thấy
được có năng lượng cao gọi là tia phóng xạ hay bức xạ hạt nhân.

Tính chất của các tia phóng xạ:
- Khả năng đâm xuyên mạnh
- Ion hóa không khí
- Làm đen kính ảnh
- Gây ra các phản ứng hóa học


1.2. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ


Sơ đồ phân rã phóng xạ

XA

Z

,
Z

X

XA

XA

Z

Z

, X

A,

,
Z

(Z,
A,

(Z, >Z)

,
Z

XA,

(Z, =Z)


Các dạng phân rã phóng xạ. Bản
chất của các tia phóng xạ
Phân rã beta âm (β )



Điều kiện: đồng vị có N >Z



Tia β khả năng đâm xuyên kém, khả năng ion hóa cao.
Trong không khí
V: (1-3)108m/s
E: 1-3MeV
R: 10cm – vài m (tùy năng lượng tia)


Sơ đồ phân rã phóng xạ βPhương trình biến đổi:
Bản chất: n

A
X

z

Z

XA

Z+1

YA + β- +Q

p + β- + Q

32
P
15

βA
Y
Z+1

β-(1,71MeV)
100%

32
S
16


Phân rã beta dương (β+)


Điều kiện: đồng vị có N


+
Tia β khả năng xuyên thấu kém, khả năng ion hóa cao.



Phổ năng lượng: Đa năng. Quỹ đạo là đường gấp khúc
Trong không khí
V: (1-3)108m/s
E: 1-3MeV
R: 10cm – vài m (tùy năng lượng tia)


Sơ đồ phân rã phóng xạ β+
Phương trình biến đổi:
Bản chất: p

Z

XA

Z-1

YA + β+ +Q

n + β+ + Q

A
X
Z

13
N
7

β+(1,20MeV)

β+
Y

Z-1

A

100%
13
C
6


Phân rã beta β


Phổ năng lượng của các tia là liên tục: bản chất của các phân rã là sự biến đổi tương
hỗ giữa n và p theo phản ứng
p

n + β+ + +Q

n

p + β- + +Q






Phân rã alpha α
(2He4)
Điều kiện:Các HN của những nguyên tố có khối lượng lớn
Tia α khả năng đâm xuyên kém, khả năng ion hóa cao.
Phổ năng lượng: đơn năng, Quĩ đạo ít gấp khúc (có thể coi là đường thẳng)
Trong không khí
V: 107 m/s
E: 4-9MeV
R: 3-9cm; R
= 0,06mm; R
=0,1mm;
nhôm
nước


Sơ đồ phân rã phóng xạ α


Phương trình biến đổi:
XA
Z

YA-4 + α +Q
Z-2

226
Ra
88

A
X
Z

α

α1

4,61 MeV

6,5%

γ
0,18MeV
A-4
Y
Z-2

α2 4,79 MeV

93,5%

222
Rn
86


Phát xạ tia γ




Điều kiện: HN chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản
Bản chất tia γ là sóng điện từ có bước sóng ngắn
Tia γ khả năng đâm xuyên lớn, khả năng ion hóa kém.
Trong không khí
V: 3.108m/s
E: 1-3,5 MeV
R: 10m – hàng trăm m;


Sơ đồ phân rã γ


Phương trình biến đổi:
A
ZX *

27

A
ZX + γ

Co60(5,2 năm)

90

β- (0,31 MeV)

α1(5,17 MeV)

100%

0,2%

α3 (5,34MeV)

5 MeV

2,50 MeV

0,88%

0,22MeV

1,33 MeV

0,08 MeV
0 MeV

Th228 (1,9 năm)

Ni

28

60

α1(5,42 MeV)
71%

0 MeV
224
Ra
88


Photon năng lượng cao


Có bản chất là Sóng điện từ



Không có khối lượng tĩnh và không mang điện



Photon năng lượng cao: X, γ

1.3. Định luật phân rã phóng xạ


-λ t
Định luật: Nt = N0. e
λ: hằng số phân rã: Đặc trưng cho tính phóng xạ của từng nguyên tố, không phụ thuộc vào các
điều kiện ngoài



Chu kỳ bán rã T: Là khoảng thời gian cần thiết để số HN có tính phóng xạ của nguồn
đó giảm xuống một nửa so với ban đầu.

 T= ln2/λ
 T đặc trưng cho tính phóng xạ của nguyên tố phóng xạ


Tốc độ phân rã phóng xạ (hoạt độ phóng
xạ)


ĐN:Tốc độ phân rã PX của một nguồn là một đại lượng vật lý cho biết số hạt nhân có
tính PX của nguồn đó bị phân rã trong một đơn vị thời gian.
q = λ. N
t



Đơn vị: 1Bq = 1 Pr/s

 Bq là tốc độ phân rã của nguồn mà cứ mỗi giây trung bình có một HN bị phân rã
 1Ci = 3,7.1010 Bq


Một số khái niệm khác
 Mật độ bức xạ tại một điểm trong không gian là số tia phóng xạ truyền qua một đơn vị diện
tích đặt vuông góc với phương truyền của tia tại điểm đó trong một đơn vị thời gian.
J = n/S = n/4..R2

 Cường độ bức xạ tại một điểm là số năng nượng do tia phóng xạ truyền qua một đơn vị
diện tích đặt vuông góc với phương truyền của tia tại điểm đó trong một đơn vị thời gian.
I= J.E; E: năng nượng của của mỗi tia phóng xạ
Nếu các tia phóng xạ có năng nượng không đồng nhất
I = …J E
I I