Radioaktivlik deb - muqarrar bo’lmagan yadrolarning o’zidan boshqa
yadrolar yoki elementar zarrachalar chiqarib yemirilishiga aytiladi, buning
xarakterli tomonlardan biri reaksiyaning o’z-o’zidan bo’lishidir (samoproizvolno).
Radioaktivlik ikki turga bo’linadi: tabiiy va sun’iy. Tabiiy radioaktivlikni 1896 y.
Fransuz fizigi Bekkerel uranda ochgan. Keyinchalik bu xususiyat boshqa og’ir
yadroli elementlarga ham xos ekanligi aniqlandi. M: Aktiniy, toriy, poloniy, radiy
va boshqa elementlarda. Poloniy va radiy nurlanishni 1898y. Per va Mariya
Kyurilar ochgan. Sun’iy radioaktivlik esa yadro reaksiyalari paytidagi
nurlanishlarda yuz beradi.
Tabiiy va sun’iy radioaktivlikda prinsipial farq yo’q. Bular uchun umumiy
qonuniyatlar o’rinlidir. Radioaktiv nurlanishlar o’z tabiatiga qarab murakkabdir.
Nurlanishlarning uchta turi mavjud, ya’ni alfa, beta, gamma nurlanishlar.
1. Alfa nurlanish. Bunda yadro alfa zarrachalar chiqarib boshqa yadroga
aylanadi. Buni quydagi ko’rinishda tasvirlash mumkin.
4
2
4
2
A
Z
A
Z
X-onalik yadro, Y-bolalik yadro. M: Uranning toriyga aylanishi.
Ona yadro massasi bola yadro va
zarralar massasidan katta bo’ladi
(demak energiyalar ham katta). Bu energiyalar farqi alfa zarracha va bola yadro
kinetik energiyasiga teng bo’ladi. Reaksiyadan so’ng bola yadro normal ham,
uyg’ongan holda ham bo’lishi mumkin.
zarralar elektr va magnit maydonlarida
og’adi.
-zarracha zaryadi +e. ga massa soni 4 ga teng. Alfa zarrachalar radioaktiv
moddalardan 10000-20000 km/s. tezlik bilan uchib chiqadi. Bu esa 4-9 MeV
kinetik energiyaga tengdir. Alfa zarrachalar moddadan o’tganda ularga o’z
maydoni bilan ta’sir qilib ionlashtiradi va ikkita elektron qo’shib olib neytral geliy
atomiga o’tadi. Alfa zarraning havoda o’tish yo’li 3-9 sm. va ionlashtirish
qobiliyati 250000 juft ionga teng. Alfa zarrachalar qalinligi 0,06 mm bo`lgan Al
qatlamida yoki 0,12 mm bo`lgan biologik to’qima qatlamida to’la yutiladi.
2. Betta yemirilish – bu yadro ichida neytron va protonlarning o’zaro
aylanishiga aytiladi. Buning 3 xil turi mavjud.
A) Elektron yoki betta yemirilish. Bunda yadrodan betta zaracha (elek-
tron) uchib chiqadi. Betta zarrachaning energiyasi 0-dan E
m
gacha. Spektori tutash.
Bu esa yadroning diskret energetik holatlardan tashkil topganligi to’g’risidagi
tasavvurlarga to’g’ri kelmaydi. Shuning uchun 1932 y Pauli bu holda betta
71
zarrachalar bilan kichik massali boshqa zarrachalar ham chiqadi degan gipotezani
aytdi. Buni Fermi neytrino deb atadi. Keyinchalik aniqlanishicha neytrino betta
minus- yemirilishida hosil bo’lar ekan. Betta yemirilishda esa antineytrino hosil
bo’lar ekan.
Betta yemirilish sxemasi quydagicha tasvirlanadi.
0
1
1
A
Z
A
Z
(5.14)
M: tritiyning geliyga aylanishi
Betta - yemirilish yadro ichida neytronning protonga aylanishida ham
bo`ladi
B) Pzitronli yoki betta + yemirilish sxemasi quyidagicha tasvirlanadi:
0
1
1
A
Z
A
Z
6
(5.15)
Yadroda pozitronning neytronga aylanishi ham beta+ yemirilishga kiradi.
V) Elektron yoki e-ushlab olish (zaxvat).
Bunda yadro birorta ichki elektronni qabul qilib atomdagi uning protonini
neytronga o’tkazadi.
n
1
0
0
1
1
1
(5.16)
M: Beriliyning litiyga o`tishi.
- zarrachalar massasi
- zarrachalarnikidan - 7350 marta kichik, o’rtacha
tezligi 160000 km/s energiyasi 0,001-10 MeV oralig’ida. Shuning uchun bularning
ionlashtirish qobiliyati
zarrachalarnikidan 100 marta kichik. Moddadan o’tish
masofasi esa shuncha kattadir. M: Havoda 40 m.gacha Al da 2 sm va biologik
to’qimada 6 sm. gacha kiradi.
3.ﻻ - nurlanish – chastotasi juda katta (10
20
Gs). To’lqin uzunligi esa juda
kichik (10
-12
m). bo’lgan fotonlar oqimidan iborat bo’lib, energiyasi 1 MeV
atrofida. ﻻ-nurlar eng qattiq elektromagnit nurlar bo’lib, rentgen nurlariga
o’xshash. Zaryadi nol, tezligi 300000 km/s – c ga teng. Kristaldan o’tganda
difraksiyalanadi. ﻻ - nurlar atom yadrosidan chiqadi. ﻻ - nurlar ionlashtirish
qobiliyati kichik, u havoda 100 ta (1sm da 1-2 ga juft) ion hosil qiladi. o’tish
qobiliyati katta, havoda yuzlab metr. 5 sm qo’rg’oshinda yutiladi va kishi tanasidan
bemalol o’tadi. Radioaktiv nurlanish atomlarning elektron qobiqlaridan emas, balki
atom yadrosidan chiqadi.
Radioaktiv nurlanish statistik hodisa bo’lib, berilgan nestabil yadro qachon
yemirilishini aytish qiyin. Faqat ehtimolligini aytish mumkin. Juda ko’p yadrolar
uchun yemirilmagan yadrolarning vaqtdan bog’liqligini ifodalovchi statistik
qonunni chiqarish mumkin. Agar dt vaqt ichida dN ta yadro yemirilsa, u holda
quyidagini yozish mumkin:
dN= -
Ndt (5.17)
- yemirilish doimiysi, turli yadrolar uchun turlicha.
“-“ har doim dN<0 ekanligini, ya’ni yemirilganda radioaktiv moddalir doim
kamayib borishi ko’rsatadi. (12.8). ni intepgrallab quyidagini olamiz.
N=N
0
e-
(5.18)
Bu radioaktiv yemirilishning asosiy qonunidir. Amalda
o’rniga yarim
yemirilish davri qo’llaniladi.
72
T. Yadroning yarim yemirilish uchun ketgan vaqtga yarim yemirilish davri
deyiladi.
va T orasidagi bog’lanishni topish uchun (12.8)da N=N
0
/2 t=T deb
olamiz. U holda N
0
/2=N
0
e
-
T
yoki 1/2=e
е
Aktivlik vaqtga qarab eksponensial qonun bo’yicha kamayib boradi.
Aktivlik birligi Bekkerl (Bk).
T. 1Bk deb, 1s.da 1ta yemirilish bo’ladigan manbaning aktivligidir.
Sistemadan tashqari va ko’p ishlatiladigan aktivlik birligi. 1Ku (kyuri) =
3,7*10
10
Bk=3,7*10
10
c
-1
.
Yana boshqa birlik
1Rf (rufford)=10
6
Bk. 1Rf=1/37000 Ku.
Radioaktiv manba birlik massasining aktivligini xarakterlash uchun -
solishtirma massa aktivligi kiritilgan (Bk/kg)
Atom yadrolarini va yadrodagi ichki jarayonlarni o’rganishda juda ham kichik
zarrachalar (elektronlar, protonlar.
-zarrachalar va hokazolar) bilan ish ko’rishga
to’g’ri keladi. Bu mikrozarrachalarni kuzatish va qayd qilish uchun yadro
fizikasida asosan quyidagi asboblar va usullardan foydalanadi: ionizasion
schyotchik, ssintillyasiya schyotchigi, Vilson kamerasi, pufakli kamera, qalin
qatlamli fotografiya emulsiyasi va boshqalar.
1. Ionizasion schyotchik - bu harakatlanayotgan zaryadlangan mikrozar-
racha gazni ionlashtirishida gazda razryad paydo bo`lishini qayd qiladi.
Bu Geyger - Myuller schyotchigi. U shisha ballondan iborat bo’lib, ichi 100
- 200 mm.sm ust. bosimida gaz bilan to’ldirilgan. Kondensatorga yuqori Omli (10
Om) qarshilik orqali kuchlanish beriladi. Agar kondensatorga zaryadlangan zarra
uchib kirsa, gazni ionlashtiradi va gaz rozryadi vujudga keladi.
Kondensator zanjiridan o’tadigan qisqa muddatli tok, qarshilikda
kuchlanishni hosil bo’ladi. Kuchlanishning bunday tebranishi odatdagi radiotexnik
usullarda kuchaytiriladi va so’ngra signal lampochkasinng chaqnashi yoki
elektrotexnik schyotchik strelkasining harakati bilan qayd qilinadi. Bu schyotchik
har sekuntda 10000 zarrachani qayd qila oladi.
Ba’zi detektorlar zarrachalarning trayektoriyasini aniqlashda qo’llaniladi.
Bularga Vilson kamerasi, diffuzion va pufakchali kameralar shular jumlasidandir.
2. Vilson kamerasi. 1912 y Ingliz Vilson ixtiro qilgan. Havoda uchib
o’tayotgan mikrozarraga hosil qiladigan ionlarning o’ta to’yingan bug’
uchun kondensatsialanish yadrolari bo’lib qolishiga asoslangan.
Bunda havo tajribadagi suv bug’i o’ta to’yingan holatga o’tadi va kameraga
silindr devorining yupqa qismidan o’tib kirgan mikrozarracha hosil qilgan ionlarda
kondensasiyalanadi. Zarrachalarning butun yo`lini suv tomchilari qoplaydi.
Kameraning ichki hajmini yoritib, bu yo’lni – treklarni kuzatish yoki suratga olish
mumkin. Trektning ko’rinishiga qarab ionlashtiruvchi zarachaning tabiati
to’g’risida fikr yuritish mumkin (masalan elektronning trekti,
– zarrachasidan
ingichkaroq va uzunroq bo’ladi).
Zaryadlangan zarralar moddaga tushganda yadrolar va elektronlar bilan
ta’sirlashadi, natijada moddaning va zarrachaning holati o’zgaradi. Bunda asosiy
mexanizm
,
zarrachalarning moddada ionizasiyon tormozlanishi natijasida
73
energiyasining bir qismining yo’qolishidir, uning kinetik energiyasi modda
atomlarni ionlashga sarf bo`ladi . Modda bilan ta’siri miqdoran 3 ta kattalik bilan
aniqlanadi: solishtirma ionizasiya, solishtirma ionizasion yo’qotish, zarrachaning
moddadagi yo’li.
T. Solishtirma ionizasiya deb zarrachining moddada 1sm yo’l o’tganda
hosil qilgan ionlar soniga aytiladi.
T. Solishtirma ionizasion yo’qotish (dE⁄dx) deb zarrachaning 1sm
moddada yurganda energiyasining o’zgarishiga aytiladi.
T. Zarrachaning moddadagi yo’li (R) deb bu zarrachaning moddada tez-
ligi issiqlik harakati tezltgidan katta tezlikda harakatlanadigan masofaga aytiladi.
- zarrachalarning muhitda bosib o’tgan yo’l solishtirmai ionizasiyadan
bog’liqdir.
Bitta malekulani ionlashtirish uchun 3 -4 eV ga yaqin energiya talab
qilingani sababli dE⁄dx=0,7 1/. 2,7 MeV/sm oralig’ida bo’ladi.
– zarrachaning suyuqlikda va to’qimada ya’ni tirik organizmda o’tish yo’li
10 - 100 mkm.ga teng.
Zarrachaning tezligi molekulalar issiqlik harorati tezligigacha sekinlashgach,
u moddada 2 elektron tutib olib, geliy atomiga aylanadi.
Ionizasiya va uyg’anish birlamchi jarayonlardir ikkilamchi jarayonlar esa
molekulyarkinetik harakat tezligi oshishi, xarakteristik rengen nurlar chiqishi,
radiolyuminissensiya, ximik jarayonlardir.
–zarrachalarning yadro bilan ta’siri, ionizasiya jarayonidan ancha
ehtimolligi kamdir.
– zarrachalar to’qimalarga 10-15 mm kiradi. Suvning 1,1 mm fosfordan
(
15
32
P) chiqqan
– nurlarni 2 marta zaiflashtiradi. ﻻ- nurlar moddaga tushganda
rentgen nurlariga xos bo’lgan jarayonlarda (kogerent sochilish, Kompton effekt,
foteffekt) tashqi elektron – pozitron juftligi hosil bo’ishi, fotoyadroviy reaksiyalar
ﻻ–fotonlar atomlarni ionlashtiradi ham.
Ionlashgan zarrachalarning biologik ta’sirlari turlichadir. M: neytrino biologik
ta’sir qilmaydi.
– zarrachalar ham to’qimaning yuza qismida to’la yutiladi.
Shuning uchun ham uning ta’siri kuchsizdir. Bu zarrachalarning ta’sirida erkin
radikallar yoki suvning ximik almashinuvlari (radioliz) va demak OH radikal va
vodorod perekis hosil bo’ladi. Biologik sistema molekulalari bilan ximik
reaksiyaga kirishadi.
Nurlanish kichik dozasi yutilganda katta biologik buzilishlar yuz berishi
mumkin. Nurlanish olgan obyektlarning ta’siri nasilga ham o’tadi. Shuning uchun
nurlanishdan himoyalanish katta ahamiyatga ega.
Nurlanishning bir xil dozasiga hujayraning turli qismlarining sezgirligi
turlichadir, nurlanishning ta’siriga hujayralarning yadrosi eng sezgirdir. Bo’linish
qobiliyati hujayralarning eng nozik funksiyasi bo’lgani uchun nurlanishda eng
avval o’suvchi to’qimalar jarohatlanada. Demak nurlanish eng avval bola
organizmi uchun ( embrionologik davridan boshlaboq) xavflidir. Odam va hayvon
organizmi doimiy yoka davriy bo’linib turadigan hujayralardan tashkil topgan
74
to’qimaga, M: oshqozon va ichakning shilimshiq pardasiga, qon hosil qiluvchi
to’qimalarga, jinsiy hujayralarga nurlanish halokatli ta’sir qiladi.
Nurlanish ta’sirida o’simtalarni (tishlarni) davolash mumkin.
Radioaktiv izotoplar medesinada 2 maqsadda ishlatiladi: diagnostika va
davolashda. Diagnostika uchun nishonlangan atom usulida organizmning ma’lum
qismiga izotop kiritiladi va o’sha qismning aktivligi aniqlanadi. M: izotop
53
Ĵ
125
yoki
53
Ĵ
131
hisoblagich yodning to’planishiga qarab diagnostika qilish mumkin.
Xudi shunday izotopni o`simlik ildizlari yaqinidagi tuproqqa suv yoki havoning
oqimiga tirik organizm to’qimalariga dvigatel moyiga kiritiladi. So’ngra
hisoblagich yordamida kiritilgan izotopning ko’chishi kuzatiladi. Bu kuzatishlar
natijalari analiz qilinib tekshirilgan sistemada o’tadigan jarayonlar to’g’risida
ma’lumotlar olinadi. (boshqa birorta usul bilan o’rganib bo’lmaydigan).
Nishonlangan atomlar qo’llanishi q/x ekinlarining fosforli oziqlanish jarayonini
qarash bilan tushuntirish mumkin. Tekshiriladigan
15
P
32
izotopi tuproqqa ildiz
osdiga ko’miladi. Shundan so’ng o’simlik davriy ravishda hisoblagich tekshirilib
turiladi. Bunda o’simlikning turli qismlaridan chiqadigan nurlanishga qarab
fosforning taqsimlanishi haqida ma’lumot olish mumkin. M: fosforning qachon
ildiz sistemasiga kirishi, o’simlik ichkarisida qanday tezlik bilan ko`chishi,
o’simlikda taqsimlanishi, modda almashinuvida ishtiroki va hokazolar. Bu
tekshirishlar odatda radioavtograflash bilan to’ldiriladi. Ya’ni o’simlik kesilib
quritiladi va fotografiya plastinkasiga joylashtirib surati olinadi. Fosfor bor joylar
qarayadi. Renozariyada esa Ĵ izotopi tirik organizmga ( odam yoki hayvon)
yuborilib kardigrammasi olinadi va buyrakning ish faoliyati o’rganiladi.
Nishonlangan atom usuli yordamida q/x ishlab chiqarishi uchun muhim bo’lgan
fotosintez, o’g’itlarni rasional ravishda qo’llash, o’simlaklarni turli elementlarni
o’zlashtirishi, q/h hayvonlarining ovqatlanishi, sut yog’ini va muskul oqsillarini
sintez qilish, suv va suv bug’ining tuproqdagi ko’chishi, hashoratlarning ko’chib
yurishi, insektisidlarning (hasharotni o’ldiradigan) ta’siri, avtotraktor detallarining
ishqalanadigan
qismlarining
yemirilishi
va
boshqalar
muvaffaqiyatli
o’rgatilmoqda.
Radioaktiv izotoplarning to’planishini organizmda gamma - tipograf
(stinsigraf) ishlatiladi. Organizmdagi suyuqlik hajmini aniqlashda ham
foydalaniladi. M: Qonning qanchaligini aniqlash mumkin. Davolash maqsadida ﻻ –
nurlar qo’llaniladi. Manba sifatida CO
60
ishlatiladi.
T. Nurlangan moddaga berilgan energiyaning shu modda massasining
nisbatiga nurlanish dozasi (nurlanishning yutilgan dozasi) deyiladi.
Birligi Grey (Gr) – u 1 kg massali nurlangan moddaga 1j ionlovchi nurlanish
energiyasi berilishiga teng bo’lgan nurlanish dozasiga tengdir.
T. Nurlanish dozasi quvvati sekundiga Greylarda (Gr/s) ifodalanadi.
Nurlanish dozasining sistemadan tashqari birligi rad. (Radiation Absorbed Dase
so’zlarining bosh xarflari) 1 rad=10
-2
Gr=100 erg/2 quvvatining birligi (rad/s) .
Yutilgan doza tushunchasi tajribada kam foydalaniladi. Amalda jism yutgan
dozani nurlanishning uni o’rab turgan hovoga ionlovchi ta’siri bo’yicha
baholanadi. Bunda ekspozision doza deyiladi. SI sistemasida birligi (Kl/kg).
75
Amalda esa rentgen ishlatiladi. Bunday dozada 1sm
3
quruq havoning ionlashishi
natijasida 0
0
C va 760 mm.sm.ust. bo`lgan vaqtda har bir ishorasi 1 birl. SGSE ga
teng bo`lgan zaryad toshuvchi ionlar hosil bo’ladi.
T. 1r ekspozitsion dozaning 0,001293 g quruq havoda 2,08*10
9
juft ionlar
hosil bo’lishiga barobardir, ya’ni 1r=2,58*10
4
Kl/kg ekspozision doza quvvatining
SI sistemasidagi birligi 1A/kg, sistemadan tashqari 1r/s. dir.
Nurlanish va eksozision dozalar o’zaro proporsionaldir D=S*X
S - o’tish koeffisenti.
Suv va odam tanasining yumshoq to’qimalari uchun S=1
Nurlanish uchun odamda nurlanish dozasi qancha katta bo’lsa, biologik
ta’sir ham shuncha katta bo’ladi. Lekin turli nurlanishlar aynan bir xil yutilgan
dozada ham turli xil ta’sir ko’rsatadi.
To’qimalarda yutilgan doza birday bo’lganda berilgan nurlanish turining
biologik ta’siri effektivligining rentgen yoki gamma nurlanish effektivligidan
necha marta katta ekanligini ko’rsatuvchi S-koefisent sifat koeffasenti deb ataladi.
Radiobiologiyada uni nisbiy biologik effektivligi (NTE) deb ataladi.
Yutilgan doza sifat koeffisenti birgalikda ionlanuvchi nurlanishning biologik
ta’siri tug’risidagi ma’lumotni beradi. Shuning uchun ko’paytma bu ta’sirnig
umumiy o’lchami sifatida ishlatiladi va nurlanishning ekvivalent dozasi (N)
deyiladi.N=D . K
K-o’lchamsiz koeffisent bo’lgani uchun nurlanishning ekvivalent dozasi
yutilgan nurlanish ekvivalent dozasiga ega bo’lgan o’lchamga ega bo’ladi, ya’ni
zivert (Zv)deyiladi.
Sistemadan tashqari birligi BER (biologicheskiy ekvivalent rentgena) 1.
ber=10
-2
Zv.
Tabiy radioaktiv manbalar (kosmik nurlar, yer bag’ri hamda suv radioaktivligi,
odam gavdasi tarkibidan yadrolar radioaktivligi va hokaszolar) taxmina 125 mber
ekvivalent dozaga mos fon hosil qiladi.
Nurlaish bilan ish olib boradigan kishilar uchun bir yillik ruxsat etilgan doza
5 ber. o’limga olib boradigan doza 60 ber
Dozometrik asboblar deb ionlovchi nurlar dozasini o’lchash yoki dozalar
bilan bog’langan kattaliklarni aniqlovchi asboblarga aytiladi. Tuzilishi jihattadan
ular yadroviy nurlanish detektori va o’lchov qurilmadan iborat bo’ladi. Odatda ular
doza yoki doza quvvati birliklarida darajalangan bo’ladi.
Ishlatiladigan detektor turiga qarab, dozimetrlarni ionizasion, lyuminissent,
yarim o’tkazgichli, fotodozimetrlar va boshqa turlarga ajratiladi.
Rentgen va gamma nurlanishning ekspozision dozasini (quvvatini)
o’lchashga mo’ljallangan dozimetrlarga rentgenometrlar deyiladi.
Ularda detektor sifatida ionzasion kamera qo`llaniladi. Kamera zanjirlardan
o’tuvchi zaryad ekspozision doza, tok esa uning quvvatiga proporsionaldir.
M:MRM-2-mikrorengenometrlar DK-0,2-individual dozimetr .
Detektorlari gaz razryad schetchiklaridan iborat bo’lgan dozimetrlar ham
mavjud. Radiaktiv izotoplar aktivligini yoki konsenratsiyasini o’lchash uchun
radiometrlar qo’llaniladi.
76
Radiasion himoyalanishning. uchta turi mavjud, vaqtdan, masofadan va
material bilan.
0> Dostları ilə paylaş: |