TEMEL ATOMİK VE NÜKLEER FİZİK-1

11

TEMEL ATOMİK VE TEMEL ATOMİK VE NÜKLEER FİZİK-1NÜKLEER FİZİK-1

Doç. Dr. Mehmet TEKŞAMDoç. Dr. Mehmet TEKŞAM

Radyoloji A.B.DRadyoloji A.B.D

22

Elementler

atom ağırlıklarına

göre sınıflanır

Merkezde pozitif yüklü çekirdek,

çevresinde dönen negatif yüklü elektronlar

1870 - Mendeleef 1913 - Danimarkalı fizikçi - Niels Bohr

Atomun YapısıAtomun Yapısı

33

ATOMATOM

Atom için birçok modeller üretilmesine karşın, en Atom için birçok modeller üretilmesine karşın, en son ve en geçerli model 1913 yılında Neils BOHR son ve en geçerli model 1913 yılında Neils BOHR tarafından ortaya konmuştur. Bu modele göre:tarafından ortaya konmuştur. Bu modele göre:

Atom içinde elektronlar, bir çekirdek Atom içinde elektronlar, bir çekirdek etrafında eliptik yörüngelerde dönerler,etrafında eliptik yörüngelerde dönerler,

Elektronlar bulundukları yörüngeye belli bir Elektronlar bulundukları yörüngeye belli bir enerji ile bağlıdır,enerji ile bağlıdır,

Elektronlar aldıkları enerjiye bağlı olarak bir Elektronlar aldıkları enerjiye bağlı olarak bir üst yörüngeye çıkabilirüst yörüngeye çıkabilir veya enerji vererek bir veya enerji vererek bir alt yörüngeye inebilirler. Bu sırada enerji verimi alt yörüngeye inebilirler. Bu sırada enerji verimi foton salınımı şeklinde olabilir.foton salınımı şeklinde olabilir.

44

• ÇekirdekÇekirdek NeutronNeutronlarlar

(n(nötrötr) ) veve ProtonProtonlarlar (+)(+)

YörüngeYörünge ElectronElectronlarlar

(-)(-)


55

Nucleus

Orbiting Electrons

Çekirdekte nükleon olarak da adlandırılan nötronlar ve protonlar bulunur.Elektronlar

çekideğin çevresinde dönerler

Protonlar pozitif yüklü, elektronlar negatif

yüklü, nötronlar yüksüz

Elektronlar kimyasal reaksiyonlardan sorumlu

(Örn;moleküllerin oluşturulması

Nükleonlar (proton+nötron)

çekirdek reaksiyonlarından

sorumlu (Örn; radyoaktivite).


66

Kolomb Kanunu:Kolomb Kanunu: Aynı yükler birbirini Aynı yükler birbirini iter, zıt yükler birbirini çekeriter, zıt yükler birbirini çeker

Elektronun çekirdeğe çekilmesini Elektronun çekirdeğe çekilmesini engelleyen nedir?engelleyen nedir?• 1.Merkezkaç kuvveti1.Merkezkaç kuvveti• 2.Bağlanma enerjisi2.Bağlanma enerjisi

77

Yörünge enerji seviyeleri ve Yörünge enerji seviyeleri ve Eelektron Bağlanma enerjileriEelektron Bağlanma enerjileri

Orbital energy levels and Orbital energy levels and Electron Binding EnergiesElectron Binding Energies

K L M

K n=1L n=2M n=3The max. number of electronsin any one shell

=2n2

88

Comparison of electron energy Comparison of electron energy state principle to a race tract.state principle to a race tract.

99

Karakteristik X-ışını SalınımıKarakteristik X-ışını SalınımıEMISSION OF EMISSION OF CHARACTERISTIC XCHARACTERISTIC X--RAYSRAYS

1010

ZZ = = ProtonProton Sayısı Sayısı ((kimyasal kimyasal elementelementi belirleri belirler))

NN = N = Nöötrontron Sayısı Sayısı (element(elementin izotoplarını belirlerin izotoplarını belirler))

AA = N = Nöötron tron ++ Proton Proton ((İzotopun kütle numarasıİzotopun kütle numarası))

XA

Z NX = Kimyasal Sembol

A = Z + N

İzotoplar çekirdeklerinde aynı sayıda protonlar, farklı sayıda nötronlar bulundurur


Bir elementin atomu:Bir elementin atomu: ZZXXAA şeklinde sembolize edilir.şeklinde sembolize edilir.N: Nötron sayısı, N: Nötron sayısı, Z: Proton sayısıdır ve elementin priyodik tablodaki yerini içerir. Z: Proton sayısıdır ve elementin priyodik tablodaki yerini içerir.

Kütle sayısı ise Kütle sayısı ise A = N + ZA = N + Z dir.dir.

ÖRNEK:ÖRNEK:Iyot elementi: Iyot elementi: 53 53 II131131 proton sayısı (atom numarası) : Z= 53, proton sayısı (atom numarası) : Z= 53, kütle sayısı A = N + Z = 131 buradan nötron sayısı: N = 131-53 = 78 bulunabilir.kütle sayısı A = N + Z = 131 buradan nötron sayısı: N = 131-53 = 78 bulunabilir.

1212

ATOM ÇEŞİTLERİATOM ÇEŞİTLERİ

Proton Proton sayısı sayısı (Z)(Z)

Kütle Kütle sayısı sayısı (A)(A)

Nötron Nötron sayısı sayısı (N)(N)

Kimyasal Kimyasal özelliği özelliği

ÖrnekÖrnek

İZOTOPİZOTOP AYNIAYNI FarklıFarklı FarklıFarklı AYNIAYNI 11HH11 veve

11HH22 İZOBARİZOBAR FarklıFarklı AYNIAYNI FarklıFarklı FarklıFarklı 55BB1212 veve

66OO1212

İZOTONİZOTON FarklıFarklı FarklıFarklı AYNIAYNI FarklıFarklı 55BB11 11 veve

66CC1212 İZOMERİZOMER ÇekirdekÇekirdek İçindeki İçindeki sayılarsayılar AYNIAYNI 4343TcTc9999 veve

4343TcTc9999mm

1313

Bir elementin bütün atomlarının proton sayıları (atom numaraları) Bir elementin bütün atomlarının proton sayıları (atom numaraları) yani kimyasal özellikleri aynıdır. yani kimyasal özellikleri aynıdır. Ancak bu atomların eş kütleli Ancak bu atomların eş kütleli olmadığı, farklı (A) değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir.olmadığı, farklı (A) değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir.

Bunun nedeni, Bunun nedeni, çekirdeklerinde aynı sayıda proton olmasına çekirdeklerinde aynı sayıda proton olmasına rağmen farklı sayıda nötron olmasından rağmen farklı sayıda nötron olmasından kaynaklanmaktadırkaynaklanmaktadır. . Bu çeşit atomlaraBu çeşit atomlara İZOTOP İZOTOP denir. denir.

1414

ÖRNEK:ÖRNEK: Hidrojenin 3 izotopu vardır.Hidrojenin 3 izotopu vardır.

1)1) Hidrojen: Hidrojen: 11HH11 2) 2) Döteryum: Döteryum: 11HH22

3) 3) Trityum: Trityum: 11HH33

Çekirdeği stabil olmayan izotoplara, Çekirdeği stabil olmayan izotoplara, RADYOİZOTOP RADYOİZOTOP (Radyonüklid)(Radyonüklid) denir. denir.

Bunların da kimyasal özellikleri aynı Bunların da kimyasal özellikleri aynı olmasına karşın radyoaktif özellikleri olmasına karşın radyoaktif özellikleri farklıdır.farklıdır.

1515

RADYOAKTİVİTERADYOAKTİVİTE

Radyoaktif denilen atomların çekirdeklerinin Radyoaktif denilen atomların çekirdeklerinin kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden parçalanarak (bozunarak) bazı ışınlar yayması parçalanarak (bozunarak) bazı ışınlar yayması özelliğine özelliğine RADYOAKTİFLİKRADYOAKTİFLİK denir. denir.

Genelde atom numarası 82 den büyük olan Genelde atom numarası 82 den büyük olan elemanter parçacıklar doğada radyoaktif olarak elemanter parçacıklar doğada radyoaktif olarak bulunur. Doğada 4 radyonüklid seri bilinmektedir. bulunur. Doğada 4 radyonüklid seri bilinmektedir. Bunlar: Bunlar: • Thoryum serisi,Thoryum serisi, Kurşun 208 e kadar Kurşun 208 e kadar• Aktinyum serisiAktinyum serisi,, kurşun 207 ye kadar, kurşun 207 ye kadar,• Uranyum 238 serisi,Uranyum 238 serisi, kurşun 206 ya kadar, kurşun 206 ya kadar,• Neptunyum serisiNeptunyum serisi ise Bizmut 209 a kadar parçalanarak ise Bizmut 209 a kadar parçalanarak

kararlı hale ulaşırlar. kararlı hale ulaşırlar.

1616

RADYOAKTİF BOZUNMARADYOAKTİF BOZUNMA Radyoaktif bozunma, doğal veya yapay Radyoaktif bozunma, doğal veya yapay kararsız çekirdeklerin parçalanması ve kararsız çekirdeklerin parçalanması ve bozunmasıdır. Bu bozunma durdurulamaz, bozunmasıdır. Bu bozunma durdurulamaz, hızlandırılamaz veya yavaşlatılamaz, kararlı hızlandırılamaz veya yavaşlatılamaz, kararlı çekirdek haline gelinceye kadar devam çekirdek haline gelinceye kadar devam eder. eder. Örneğin, Uranyum-238 in bozunması, Örneğin, Uranyum-238 in bozunması, kararlı kurşun oluncaya kadar devam eder.kararlı kurşun oluncaya kadar devam eder.

Bu sırada;Bu sırada;Bozunan çekirdeğin yayınladığı radyasyonun Bozunan çekirdeğin yayınladığı radyasyonun cinsi ve enerjileri, salınan partiküllerin cinsi ve enerjileri, salınan partiküllerin kinetik enerjisi ve elektromanyetik kinetik enerjisi ve elektromanyetik ışımalarda ise fotonların enerjisi olarak ışımalarda ise fotonların enerjisi olarak tesbit edilir.tesbit edilir.

1717

RADYOAKTİF BOZUNMARADYOAKTİF BOZUNMA

N0 adet aktif çekirdeğin N adedi bozunsun ve bozunma sabiti de λ olsun. tt süre içinde bozunacak çekirdek sayısı N;N;

N = NN = N00 . e . e – λt– λt

Bozunma hızı, elementlerin yarılanma ömrü Bozunma hızı, elementlerin yarılanma ömrü ile ifade edilir.ile ifade edilir.Radyoaktif metaryeller normal kütle ve hacımları Radyoaktif metaryeller normal kütle ve hacımları dışında, her saniyedeki atomik bozunmayı içeren dışında, her saniyedeki atomik bozunmayı içeren ve ve Bekarel (Bq)Bekarel (Bq) denilen ve radyoaktif ölçümünü denilen ve radyoaktif ölçümünü belirleyen bir birimle de tanımlanabilirler. belirleyen bir birimle de tanımlanabilirler. Radyoaktivitenin resmi birimi Curie’dir. Radyoaktivitenin resmi birimi Curie’dir. 1 Bq = 27 x 101 Bq = 27 x 10-12 -12 Curie’ye veya Curie’ye veya 1 Ci = 3,7 x 101 Ci = 3,7 x 101010 Bq ‘e eşittir Bq ‘e eşittir

1818

ÖRNEK:ÖRNEK:Radyoaktif bir metaryel içindeki aktif çekirdek Radyoaktif bir metaryel içindeki aktif çekirdek sayısı Nsayısı N00 = 1000 ve bozunma sabiti λ= 0,1 sn = 1000 ve bozunma sabiti λ= 0,1 sn-1-1 olsun. olsun.

Bu koşullarda;Bu koşullarda; İlk 1 sn deki bozunan çekirdek İlk 1 sn deki bozunan çekirdek sayısı N = 0,1 x 1000 = sayısı N = 0,1 x 1000 = 100 adet100 adet olacak ve olacak ve kalan çekirdek sayısı 900 olacaktır.kalan çekirdek sayısı 900 olacaktır.

İkinci 1 sn içinde ise 0,1 x 900 = İkinci 1 sn içinde ise 0,1 x 900 = 90 adet 90 adet ve ve kalan çekirdek sayısı ise 810 adet olacaktır.kalan çekirdek sayısı ise 810 adet olacaktır.

Üçüncü 1 sn içinde 0,1 x 810 = Üçüncü 1 sn içinde 0,1 x 810 = 81 adet81 adet ve kalan ve kalan

çekirdek sayısı da 719 adet olacaktır. çekirdek sayısı da 719 adet olacaktır.

1919

2020

Uranyumun dünyadaki dağılımıUranyumun dünyadaki dağılımı

2121

Zincir reaksiyonu:Zincir reaksiyonu: Bir nötronun bir çekirdeğe çarpması sonucu, Bir nötronun bir çekirdeğe çarpması sonucu, çekirdekte yarılmalar ve enerji serbestleşmesi olur.çekirdekte yarılmalar ve enerji serbestleşmesi olur. Ortaya çıkan Ortaya çıkan yeni nötronlar, aynı zamanda diğer çekirdeklere çarparak birçok nötronları yeni nötronlar, aynı zamanda diğer çekirdeklere çarparak birçok nötronları da oluşturur. Böylece pek çok miktarda çekirdek yarılmaları ve çok da oluşturur. Böylece pek çok miktarda çekirdek yarılmaları ve çok miktarda enerji ve nötron salınması gerçekleşir.miktarda enerji ve nötron salınması gerçekleşir.

uranium nucleus

ZİNCİR REAKSİYONU neutrons

fission fragments

neutron

2222

YAPAY RADYOAKTİVİTEYAPAY RADYOAKTİVİTE

Stabil elementler de, laboratuar Stabil elementler de, laboratuar koşullarında, siklatron denilen koşullarında, siklatron denilen hızlandırıcılar yardımıyla elektromanyetik hızlandırıcılar yardımıyla elektromanyetik alan içersinde hızlandırılmış partiküllerle alan içersinde hızlandırılmış partiküllerle veya nükleer reaktörlerde nötronlar ile veya nükleer reaktörlerde nötronlar ile bombardıman edilerek yapay olarak bombardıman edilerek yapay olarak radyoaktif haleradyoaktif hale getirilebilir. getirilebilir.

Kontrollü zincir reaksiyonu:Kontrollü zincir reaksiyonu: Burada Burada

sadece bir nötronun oluşturduğu bir fisyon sadece bir nötronun oluşturduğu bir fisyon (bölünme), ikinci bölünmeyi yaratır.(bölünme), ikinci bölünmeyi yaratır.

2323

RADYOAKVİTE YASALARIRADYOAKVİTE YASALARI Elektromanyetik ışımanın enerjisi,Elektromanyetik ışımanın enerjisi, frekansı ile doğru, dalga frekansı ile doğru, dalga

boyu ile ters orantılıdır.boyu ile ters orantılıdır.E = h . f = h . (c/λ)E = h . f = h . (c/λ) dir. dir.

Burada; h: planck sabiti =6.62 x 10 Burada; h: planck sabiti =6.62 x 10 -34-34 Joule.sn Joule.sn = 0.41 10= 0.41 10-14-14 eV.sn eV.sn

f: frekans (1/sn), c: ışık hızı (m/sn), λ: dalga boyudur (m)f: frekans (1/sn), c: ışık hızı (m/sn), λ: dalga boyudur (m)

Partiküllerin kütle enerjisi:Partiküllerin kütle enerjisi: E= m cE= m c22 dir.dir.

ÖRNEK:ÖRNEK:Elektronun kütle enerjisi nedir? (1 eV = 1,6 x 10Elektronun kütle enerjisi nedir? (1 eV = 1,6 x 10-19-19 joule) joule)

E= m cE= m c2 2 = 9 x 10= 9 x 10-31-31kg . (3 x 10kg . (3 x 108 8 m/sn)m/sn)22 = 81 x 10 = 81 x 10-15-15 joule joule

= 0,51 x 10= 0,51 x 1066 eV olur. eV olur.

2424

E = m cE = m c22 formülü yüz yaşında formülü yüz yaşında

Einstein, E = m c2 formülünü 1905 yılında ortaya koydu.

2525

RadyasyonRadyasyon

2 tip radyasyon vardır:İyonizan ve 2 tip radyasyon vardır:İyonizan ve iyonizan olmayan.iyonizan olmayan.

2626

İYONİZASYONİYONİZASYON

Kararlı durumdaki atomun Kararlı durumdaki atomun elektronlarından biri koparıldığında, elektronlarından biri koparıldığında, protonların sayısı elektronlardan protonların sayısı elektronlardan fazla olacağından atom bir elektrik fazla olacağından atom bir elektrik yükü kazanacaktır. Bu şekilde bir yükü kazanacaktır. Bu şekilde bir elektronun atomdan ayrılmasından elektronun atomdan ayrılmasından sonra geriye kalan atoma “iyon” adı sonra geriye kalan atoma “iyon” adı verilir.verilir.

İyonların meydana gelişi olayına İyonların meydana gelişi olayına da “iyonizasyon” denir.da “iyonizasyon” denir.

2727

İYONİZASYONİYONİZASYON

2828

RADYASYON TİPLERİRADYASYON TİPLERİ

Hızlı elektronlarBeta parçacıklarıAlfa parçacıkları

PARÇACIK TİPİ

X-IşınlarıGama ışınları

DALGA TİPİ

İYONLAŞTIRICI RADYASYON

Radyo dalgalarıMikrodalgalar

Kızılötesi dalgalarGörülebilir ışık

DALGA TİPİ

İYONLAŞTIRICI OLMAYAN RADYASYON

RADYASYON

Dolaylı iyonlaştırıcıNötron parçacıkları

2929

neutron

-(negatron)

+(positron)

2

4He

cosmic

-rays

X-rays

Elektron

3030

İYONİZAN RADYASYONİYONİZAN RADYASYONSpecific forms of ionizing Specific forms of ionizing radiationradiation

Particulate radiation

Electromagnetic radiation

consisting of atomic or subatomicparticles (electrons, protons, etc.)which carry energy in the form ofkinetic energy of mass in motion.

in which energy is carried by oscillating electrical and magneticfields traveling through space atthe speed of light.

Directly ionizing

Indirectly ionizing

3131

3232

DÜNYANIN MAGNETİK ALANIDÜNYANIN MAGNETİK ALANI

3333

Çeşitli ışımaların Çeşitli ışımaların frekans (ENERJİ) spekturumufrekans (ENERJİ) spekturumu

3434

BİR SAĞLIK SKANDALIBİR SAĞLIK SKANDALI Dr. C. C. MOYAR ın sağlıklı ve güçlü yaşam için önerdiği RADITHOR (Radyoaktif

distile su) den 2 yıl içinde 1400 şişe içen Eben BYERS (51 yaşında) Radyum zehirlenmesinden dolayı 1930 da öldü.

""The Great Radium ScandalThe Great Radium Scandal"" by Roger Macklis in the August by Roger Macklis in the August 1993 issue of 1993 issue of Scientific AmericanScientific American..

3535

CEP TELEFONLARINDAN YAYILAN RADYASYONCEP TELEFONLARINDAN YAYILAN RADYASYONCep telefonlarından yayılan radyasyon Cep telefonlarından yayılan radyasyon SAR (Watt/kg)SAR (Watt/kg) ile tanımlanmaktadır. ile tanımlanmaktadır. İngiltere Ulusal Fizik Lab.İngiltere Ulusal Fizik Lab. Verilerine göre Verilerine göre SAR güvenlik sınırı 10 Watt/kg dır.SAR güvenlik sınırı 10 Watt/kg dır.

Düşük radyasyon için antenleri saklı olanlar ve Düşük radyasyon için antenleri saklı olanlar ve beyinden uzakta kullanılanlar seçilmelidir.beyinden uzakta kullanılanlar seçilmelidir.

3636

Type of Radiation

Elektromanyetik spektrum içindeki ışımalar:

3737

YARI ÖMÜR:YARI ÖMÜR:

Radyoaktif şiddetin yarıya inmesi Radyoaktif şiddetin yarıya inmesi için geçen süredir.için geçen süredir.

3838

Yarılanma ve aktivite ilişkisiYarılanma ve aktivite ilişkisi

3939

FİZİKSEL YARIÖMÜRFİZİKSEL YARIÖMÜR

Başlangıçtaki radyoaktif atom sayısının Başlangıçtaki radyoaktif atom sayısının (radyoaktivite miktarının) yarıya inmesi için geçen (radyoaktivite miktarının) yarıya inmesi için geçen süreye süreye FİZİK YARI ÖMÜRFİZİK YARI ÖMÜR ya da ya da RADYOAKTİF YARI RADYOAKTİF YARI ÖMÜRÖMÜR denir ve T denir ve T1/21/2 şeklinde sembolize edilir. şeklinde sembolize edilir.

Yukarıdaki formülde bozunan çekirdek sayısı için Yukarıdaki formülde bozunan çekirdek sayısı için N = NN = N00 / 2 / 2 ve bu sırada geçen süre içinde ve bu sırada geçen süre içinde t = T t = T½½ alınırsa; alınırsa;

NN00 = N = N00 . e . e – λT1/2– λT1/2 ve her iki tarafın Logve her iki tarafın Log 22 alındığında alındığında λ .Tλ .T1/2 1/2 = ln 2 = 0,693 = ln 2 = 0,693

0,6930,693Ve sonuçta Ve sonuçta FİZİKSEL YARI ÖMÜRFİZİKSEL YARI ÖMÜR için: için: TT1/21/2 = = bağıntısı elde edilir.bağıntısı elde edilir.

λλ

4040

ÖRNEK:ÖRNEK: Fiziksel yarı ömrü 1620 yıl olan 1 gr Radyum-226 nın Fiziksel yarı ömrü 1620 yıl olan 1 gr Radyum-226 nın aktivitesini hesaplayın.aktivitesini hesaplayın.

Radyum-226 nın atom numarası Z = 86 ve kütle numarası A= 226 Radyum-226 nın atom numarası Z = 86 ve kütle numarası A= 226 dır. Yani 226 gr radyum içinde avagadro sayısı 6,023 .10dır. Yani 226 gr radyum içinde avagadro sayısı 6,023 .102323 kadar kadar aktif radyum atom çekirdeği vardır. 1 gr radyum içinde ise aktif radyum atom çekirdeği vardır. 1 gr radyum içinde ise N = 6,023 .10N = 6,023 .102323 /226 = 2,65 10 /226 = 2,65 102121 adet çekirdek olur. adet çekirdek olur.

Yarı ömrünü sn olarak hesaplarsak: Yarı ömrünü sn olarak hesaplarsak: TT1/21/2 = = 1620 x 365 x 86400 = 1620 x 365 x 86400 = 51. 1051. 1099 sn bulunur. sn bulunur.

Bozunma sabiti ise: Bozunma sabiti ise: λ = 0,693 / Tλ = 0,693 / T1/21/2 = = 0,693 0,693 / / 51. 1051. 109 9 = 13,5 . 10= 13,5 . 10--

1212 sn-1 olur. sn-1 olur.

Sonuç olarak 1 gr Radyum-226 da 1 saniyede bozunan aktif Sonuç olarak 1 gr Radyum-226 da 1 saniyede bozunan aktif çekirdek sayısı:çekirdek sayısı:

A = λ N = (A = λ N = (13,5 . 1013,5 . 10-12-12 ). (2,65 10 ). (2,65 102121 ) = 3,7 . 10 ) = 3,7 . 101010 adet/sn adet/sn ( dps “Becquerel” = Bq ) olur.( dps “Becquerel” = Bq ) olur.

Bu değer aynı zamanda 1 Curie ye eşittir. Bu değer aynı zamanda 1 Curie ye eşittir.

4141

BİYOLOJİK YARI ÖMÜRBİYOLOJİK YARI ÖMÜR

Herhangi bir canlının vücuduna sokulmuş olan Herhangi bir canlının vücuduna sokulmuş olan aktif elementin veya o radyoaktif elemente sahip aktif elementin veya o radyoaktif elemente sahip olan bileşiğin canlıda kalış süresi önemlidir. olan bileşiğin canlıda kalış süresi önemlidir. İşte İşte organik veya inorganik bir maddenin canlı organik veya inorganik bir maddenin canlı vücudunda miktar olarak yarıya inmesi için vücudunda miktar olarak yarıya inmesi için geçen zamana geçen zamana BİYOLOJİK YARI ÖMÜRBİYOLOJİK YARI ÖMÜR veya veya biyolojik yarılanma denir.biyolojik yarılanma denir.

Biyoljik yarı ömür, fiziksel yarı ömürden farklı Biyoljik yarı ömür, fiziksel yarı ömürden farklı

olup, olup, canlının türüne, ilgili organa, ilgili canlının türüne, ilgili organa, ilgili organın fonksiyonuna ve zamana bağlıdır.organın fonksiyonuna ve zamana bağlıdır. Örneğin; hidrojenin radyoizotopu olan trityumun Örneğin; hidrojenin radyoizotopu olan trityumun biyolojik yarı ömrü 7-11 gün olmasına karşın, biyolojik yarı ömrü 7-11 gün olmasına karşın, fiziksel yarı ömrü 13 yıl kadardır.fiziksel yarı ömrü 13 yıl kadardır.

4242

EFFEKTİF YARI ÖMÜREFFEKTİF YARI ÖMÜR

Medikal uygulamalarda biyolojik yarılanmayla Medikal uygulamalarda biyolojik yarılanmayla birlikte kullanılan radyoizotopun fiziksel birlikte kullanılan radyoizotopun fiziksel yarılanması da gözönüne alınmalıdır.yarılanması da gözönüne alınmalıdır.

Sonuçta fiziksel ve biyolojik yarılanmanın Sonuçta fiziksel ve biyolojik yarılanmanın

beraberce dikkate alınması ile üçüncü bir beraberce dikkate alınması ile üçüncü bir yarı ömür tanımı ortaya çıkar ve buna yarı ömür tanımı ortaya çıkar ve buna EFFEKTİF YARI ÖMÜR denir.EFFEKTİF YARI ÖMÜR denir.

Effektif yarı ömürü hesaplamak istersek,Effektif yarı ömürü hesaplamak istersek, 1 1 1 1 1 1

= + = +

TT1/21/2 Ef T Ef T1/2 1/2 B TB T1/21/2 F F

4343

Biyolojik yarı ömür:Biyolojik yarı ömür:

ÖRNEK:ÖRNEK: I-131 için bilinen değerler bu I-131 için bilinen değerler bu

formülde yerine konursa biyolojik formülde yerine konursa biyolojik yarı ömrü:yarı ömrü:

8 x 68 x 6

TT1/21/2BB = = = = 24 gün24 gün

8 - 68 - 6

bulunur.bulunur.

4444

RADYOAKTİF DENGE OLUŞUMURADYOAKTİF DENGE OLUŞUMU

Bir bozunma zinciri için Bir bozunma zinciri için radyoaktif denge, her bir radyoaktif denge, her bir radyonüklidin bozunma hızının radyonüklidin bozunma hızının aynı olması ile oluşur.aynı olması ile oluşur. Bir Bir bozunma zincirinin dengesinin bozunma zincirinin dengesinin anlaşılması da bilim adamlarının bu anlaşılması da bilim adamlarının bu bozunmadaki radyasyon miktarını bozunmadaki radyasyon miktarını tahmin etmesine yardımcı olur.tahmin etmesine yardımcı olur.

4545

1 - Orijinal radyonüklid ve bozunma ürününün 1 - Orijinal radyonüklid ve bozunma ürününün

yarılanma ömrü aynı ise,yarılanma ömrü aynı ise,

4646

2 - Orijinal Radyonüklid daha uzun bir 2 - Orijinal Radyonüklid daha uzun bir

yarılanma ömrüne sahipse yarılanma ömrüne sahipse DENGE OLUŞURDENGE OLUŞUR

4747

3- Bozunma ürününün yarılanma ömrü, orijinal 3- Bozunma ürününün yarılanma ömrü, orijinal radyonüklidin yarılanma ömründen uzun iseradyonüklidin yarılanma ömründen uzun ise

denge oluşamaz.denge oluşamaz.

4848

İYONİZAN RADYASYONİYONİZAN RADYASYONAlfa PartikülleriAlfa Partikülleri AlAlffa a partikülleri deniz partikülleri deniz

topuna benzertopuna benzer::• Büyük partiküldürBüyük partiküldür• Kısa mesafe gidebilirKısa mesafe gidebilir• Çarptığında insana zarar Çarptığında insana zarar

vermezvermez • Kağıt ile bile kolaylıkla Kağıt ile bile kolaylıkla

durdurulabilirdurdurulabilir• Yutulursa zararlı.Yutulursa zararlı.

4949

Alfa PartikülleriAlfa Partikülleri

Helium nHelium nükükleusleusuu: 2 proton : 2 proton veve 2 n 2 nöötron tron birbirine birbirine sıkıca bağlısıkıca bağlı..

Doğal radyoaktif maddelerden yayılır Örn;Doğal radyoaktif maddelerden yayılır Örn; uranium uranium veve thorium. thorium.

Atomun elektronlarına çarpınca enerji kaybeder-Atomun elektronlarına çarpınca enerji kaybeder-iyonizasyona neden oluriyonizasyona neden olur

DireDirekkt it iyyonizonizanan parti partiküllerküller

İYONİZAN RADYASYONİYONİZAN RADYASYON

5050

Alfa PartikülleriAlfa Partikülleri

Büyük kitlesinden ve +2 yüklü Büyük kitlesinden ve +2 yüklü olmasından dolayı büyük çaplı olmasından dolayı büyük çaplı iyonizasyona neden oluriyonizasyona neden olur

Kısa mesafede enerjisini kaybeder.Bu Kısa mesafede enerjisini kaybeder.Bu nedenle dışarıdan zararlı değildirnedenle dışarıdan zararlı değildir


5151

5252

Karakteristik

• +2 yüklü• 2 proton• 2 neutron• Büyük kitle

Alfa Partikül Alfa Partikül

Mesafe

• Çok kısa• 1" -2" havada

Korunma

• Kağıt• Cildin dış tabakası

Zarar

• İnternal

Kaynaklar

• Plutonium• Uranium• Radium• Thorium• Americium

5353

Beta PartikülleriBeta Partikülleri Golf topuna benzer;Golf topuna benzer;

• Alfa partikülünden daha Alfa partikülünden daha küçüktürküçüktür

• Alfa partikülüne göre Alfa partikülüne göre daha uzağa giderdaha uzağa gider

• Kalın odun yada plastik Kalın odun yada plastik ile durdurulabilirile durdurulabilir

• Cilde zarar verebilir. Cilde zarar verebilir. Yutulması zararlı.Yutulması zararlı.


5454

Beta PartikülleriBeta Partikülleri Yüksek hızlı elektonlardırYüksek hızlı elektonlardır Pozitif (pozitron) yada negatif Pozitif (pozitron) yada negatif

(elektron) yüklü(elektron) yüklü Devamlı enerji spektrumu gösterirDevamlı enerji spektrumu gösterir İyonizasyon ve uyarılma ile enerji İyonizasyon ve uyarılma ile enerji

kaybederkaybeder


5555

Beta PartikülleriBeta Partikülleri Direkt iyonizanDirekt iyonizan

1 MeV’un üzerinde enerjiye sahip 1 MeV’un üzerinde enerjiye sahip yüksek enerjili elektronlar yoğun yüksek enerjili elektronlar yoğun maddeler ile etkileşime girdiğinde X-maddeler ile etkileşime girdiğinde X-ışını formunda daha fazla enerji ışını formunda daha fazla enerji kaybeder (kaybeder (bremsstrahlungbremsstrahlung).).


5656

Beta PartiBeta Partiküllerikülleri

Alfa partiküllerine göre kütlesi ve yükü Alfa partiküllerine göre kütlesi ve yükü daha az olduğu için daha az daha az olduğu için daha az iyonizasyona neden oluriyonizasyona neden olur

Alfa partikülüne göre daha uzağa gider Alfa partikülüne göre daha uzağa gider ve enerjisine bağlı olarak cilde zarar ve enerjisine bağlı olarak cilde zarar verebilirverebilir

Alfa partikülüne göre internal zararı Alfa partikülüne göre internal zararı daha azdırdaha azdır


5757

5858

Karakteristik

• -1 yüklü• Küçük kitle

Beta Partikülleri Beta Partikülleri

Mesafe

• Kısa mesafe• Yaklaşık 10' havada

Korunma

• Plastik koruyucu cam• İnce metal

Zararlar

• Cilt ve gözler• İnternalolabilir

Kaynaklar

• Radioizotoplar• Aktivasyon Ürünleri

5959

X-ışınları ve Gamma X-ışınları ve Gamma ışınlarıışınları

Tüfek mermisi gibiTüfek mermisi gibi Çok uzağa gidebilirÇok uzağa gidebilir Çelik yada kurşun gibi kalın Çelik yada kurşun gibi kalın

ve yoğun maddeler tarafından ve yoğun maddeler tarafından durdurulabilirdurdurulabilir

İnsana tamamen penetre ederİnsana tamamen penetre eder Tüm vücuda zararlıdır Tüm vücuda zararlıdır


6060

X-ışınları ve Gamma ışınlarıX-ışınları ve Gamma ışınları• Elektromanyetik dalga yada fotonlarElektromanyetik dalga yada fotonlar• Oluşan iyonizasyon hemen daima Oluşan iyonizasyon hemen daima

sekonderdirsekonderdir• Çok ciddi zararlarıÇok ciddi zararları• Havada yada diğer maddelerde uzun yol Havada yada diğer maddelerde uzun yol

kateterkateter


6161

Karakteristik

• Yüksüz• Kütlesiz• x-ışınları ile aynı

Gamma Işınları Gamma Işınları

Mesafe

• Uzun• Yaklaşık 1100' havada

Zararlar

• External (tüm vücuda)• İnternal olabilir

Kaynaklar

• X-ışını cihazları• Elektron mikroskoplar• Akseleratörler• Nükleer reaktörler• Radyoizotoplar

Korunma

• Kurşun• Çelik• Beton

Paper Plastic Lead

6262

X-Işınları ile Gamma Işınları X-Işınları ile Gamma Işınları Arasındaki Fark?Arasındaki Fark?

What are the differencesWhat are the differencesbetween Xbetween X--rays and gamma rays and gamma raysrays??

6363

Sadece kaynakları farklıdır;Sadece kaynakları farklıdır;• X-Işınları çekirdeğin dışından elektronların X-Işınları çekirdeğin dışından elektronların

uyarılması ve iyonizasyonu ile oluşur;gamma uyarılması ve iyonizasyonu ile oluşur;gamma ışınları çekirdekteki fazla enerjiden kaynaklanırışınları çekirdekteki fazla enerjiden kaynaklanır

6464

6565

Nötron PartikülleriNötron Partikülleri Çok uzağa giderÇok uzağa gider İnsana çarparsa çok zararlıİnsana çarparsa çok zararlı İnsana tamamen penetre İnsana tamamen penetre

olabilirolabilir Tüm vücuda zararlıTüm vücuda zararlı


6666

Karakteristik

• Yüksüz• Çekirdekte

Nötron Partikül Nötron Partikül

Mesafe

• Çok uzun

Korunma

• Su• Plastik

Zararlar

• Eksternal (tüm vücut

Kaynaklar

• Fizyon• Reaktörler • Akseleratörler

Paper Lead Water

6767

DİĞER IŞIMALAR:DİĞER IŞIMALAR:

KOZMİK IŞIMA:KOZMİK IŞIMA: Dış uzaydan dünyamıza gelen Dış uzaydan dünyamıza gelen çok enerji yüklü proton kaynaklı partikül çok enerji yüklü proton kaynaklı partikül ışımasıdır. Bu ışıma dünyamızı koruyan ışımasıdır. Bu ışıma dünyamızı koruyan atmosferin üst katmanlarında oldukça yoğundur.atmosferin üst katmanlarında oldukça yoğundur.

NÖTRON IŞIMASI:NÖTRON IŞIMASI: Bu ışımanın partiküllerinin Bu ışımanın partiküllerinin

girginliği çok fazladır. Bir nükleer reaktörün girginliği çok fazladır. Bir nükleer reaktörün içindeki atomların parçalanması gibi nükleer içindeki atomların parçalanması gibi nükleer reaksiyornlar sonucu elde edilirler. Güneşde reaksiyornlar sonucu elde edilirler. Güneşde oluşan nükleer patlamalarla uzaya yayılabilir ve oluşan nükleer patlamalarla uzaya yayılabilir ve dünyamıza ulaşırlar.dünyamıza ulaşırlar.

6868

X ışını oluşumu:X ışını oluşumu: W.Conrad Röntgen (1845-1923),W.Conrad Röntgen (1845-1923),

Havası boşaltılmış bir tüp içinde bulunan ve kızıl dereceye kadar ısıtılan KATOD’dan yayınlanan hızlı elektronlar çarptıkları ANOD tan X

ışını yayınlanmasına neden olurlar. Bu sırada elektronların enerjisinin % 0,5 lik kısmı X ışını haline dönüşür. Kalan kısmı ısı

enerjisi olarak harcanır.

6969

Documents

TEMEL ATOMİK VE NÜKLEER FİZİK-1