Radyoaktivite

 

Radyoaktif maddeler periyodik cetvelin altında yer alırlar. Bu maddelerin çekirdeklerinin büyük olması onların kararsız olmasına sebep olur. Bu maddelerin temel özelliği radyasyon yaymak.

Çekirdeğe baktığımızda elektrostatik çekim kuvvetleri çok fazladır. Çekirdeğin kararlı olması için bir çekim kuvveti gerekir. Bu güce nükleer güç denir. 

Nükleer kararlılık izotop bir elementlerin farklı nötron sayısına sahip özel nükleer bileşimlerini ifade eder. -n/p: 1.5-2.5 olan elementler doğal olarak radyoaktiftir. Yapay olarak üretilenlerin 2.5'dan daha fazladır.

Bazı elementlerin özellikle de radyoaktif elementlerin proton veya nötron sayısında bir fazlalık olması onları kararsız hale getiriyor.

Radyoktif Bozunma:

Kararsız bir çekirdek bir kısım parçacığını veya foton(gama) ışınları biçiminde bir kısım enerjisini yayarak kararlı hale gelir.

Bozunmanın türü çekirdeğin kararsızlık durumu ile ilişkilidir.

1. -Çekirdek kütlesi fazla: alfa bozunması
2. -Nötron sayısı fazla: beta (negatron) bozunması
3. -Proton sayısı fazla: beta (pozitron) bozunması, elektron yakalanması
4. -Enerji fazlalığı: Gama emisyonu

Atom çekirdeğinden foton yayıldığında biz buna gama ışıması diyoruz. Böylelikle fazla enerji atılıyor. Nükleer tıpta da yapılan bütün görüntülemeler gama ışımasıyla yapılır. Gama kameralarla yaptığımız görüntülemeye sintigrafi diyoruz.

1- Alfa Bozunması

Büyük kararsız çekirdekten bir kısmının atılması.

Bunun bir örneği nükleer tıpta en çok kullanılması olası olan "Radyum-233"(Radyonüklid tedavide: Temel olarak radyoaktif elementlerin kanser gibi hastalıkların tedavisinde kullanma yöntemidir.)

2- Beta Bozunması

Bir nötronun bir proton ve bir elektrona(beta parçacığı) dönüşümüdür.

Enerjinin korunma kanuna uygun bir parçacık (antinötrino) çıkar. Radyonüklid tedavide en çok yararlandığımız bozunma türü.

Beta bozunmasının en bilinen örneği "İyot-131"dir. Tiroid hastalıklarının tedavisinde kullandığımız bir beta ilacı. 8 günlük yarılanma ömrü vardır. Xenon'a dönüşür.(Xenon kararlı)

3.1- Pozitron Bozunması

Beta bozunmasının tersidir. Pozitron kısa bir süreliğine var olur. (annihilasyon)

Pozitron emisyon tomogrofisi (PET)'in temelini oluşturur. Burada "betaplus" salınıyor. Betaplus, elektronun anti maddesidir. Elektronla etkileştikten sonra annihilasyona uğruyor. En çok kullanılan radyoaktif izotop "Flor-18". Büyük ölçüde pozitron emisyonu olur. %3 ihtimalle elektron da yakalayabilir.

3.2- Elektron Yakalanması

Çekirdek yakın yörüngedeki bir elektronla birleşebilir. Dış yörüngedeki bir elektron bu boşluğu doldurur. Ortaya çıkan enerji farkı bir X- ışını olarak yayılır.

4- Gama Bozunması

Bir çekirdeğin enerjisi bazal enerji seviyesinden yüksekse çekirdekten bir gama ışını yayılır.

Bu ışımayı yapan maddelerin büyük bir çoğunluğu zaten bozunmaya uğramış kararsız haldelerdir. "Teknesyum-99m" radyokamerada en çok kullanılan izotop.

Yarı Ömür: Radyoaktif maddelerin yarısının bozunması için geçen zaman. 

* Nükleer tıpta gama ışınlarının enerjisi 50- 550 keV aralığındadır.

İnsan vücudunda Compton Saçılımı ön plandadır, kurşun gibi yüksek atom numaralı maddelerde Fotoelektrik Etki ön plandadır.

EM spektrum içerisindeki gama ışınları yüksek enerjili ışınlardır. Biz nükleer tıpta düşük enerjili bir gama ışını kullanıyoruz.

Yoğun maddelerde düşük enerjilerde Fotoelektrik Etki, düşük yoğunluklu maddelerde ise düşük enerjide Compton Saçılımı oluyor.

Compton Saçılımı:

Gelen elektron enerjisinin bir kısmını dış yörüngedeki elektrona aktarır. Fotonun saçılma açısı aktarılan enerji ile ilişkilidir.Kopan elektrona compton elektronu denir.

Fotoelektrik Etki:

Enerjisi azalmış fotonun iç yörüngelerdeki bir elektrona enerjisinin hepsini aktarmasıdır. Bunda da elektron kopuyor ancak gama ışını yoluna devam etmiyor ancak ikinci tip ışınları oluşturabiliyor.

Maddede Fotonların Atenüasyonu

Bu etkinleşmeyi radyasyon güvenliğinde radyasyonu durdurmak amaçlı kullanıyoruz. Radyasyou durdurmak istediğimizde fotoelektrik etkiyi kullanıyoruz. Burada kurşun çok önemli.

Yüklü Parçacıkların Madde ile Etkileşimi

Fotonlar ile karşılaştırıldığında maddeye daha kısa mesafede daha fazla enerji aktarırlar. Maddeden ya hiç geçemezler ya da çok az geçerler. Enerjilerini iki şekilde aktarabilirler.

a) Uyarılma

Yüüklü parçacık çekirdeğin çevresindeki bir elektrona enerjisini aktarır. Etkilenen elektron dış yörüngeye geçer. Bir X ışını yayarak kararlı haline geri döner.

b) İyonizasyon

Dış yörüngelerden bir elektronun kopmasına neden olur. Compton saçılımı veya fotoelektrik etki sonucu da meydana gelebilir.

Doku Geçirgenliği

Alfa parçacıkları: Mikrometrelerle yol kat eder. Derimizi geçemez. Vücudumuza girmedikçe tehlikesi yoktur.

Beta Işıması: Cildin dış tabakalarını geçse de vücudu etkileyemiyor.

Gama ışını/X ışını: Vücudumuza girip dokuları geçerek bizi etkileyebilir.

Annihilasyon:

Pozitron bir elektonla birleşir. İkisinin toplam kütlesi birbirlerine zıt yönde ilerleyen iki gama ışına dönüşür. PET bu dönüşümü kullanır.