1 / 113

RADYASYONUN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ-1-

RADYASYONUN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ-1-. Prof. Dr. Mehmet Ali KÖRPINAR. ATOM. Atom için birçok modeller üretilmesine karşın, en son ve en geçerli model 1913 yılında Neils BOHR tarafından ortaya konmuştur. Bu modele göre:

kele
Download Presentation

RADYASYONUN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ-1-

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RADYASYONUNBİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ-1- Prof. Dr. Mehmet Ali KÖRPINAR

  2. ATOM Atom için birçok modeller üretilmesine karşın, en son ve en geçerli model 1913 yılında Neils BOHR tarafından ortaya konmuştur. Bu modele göre: • Atom içinde elektronlar, bir çekirdek etrafında eliptik yörüngelerde dönerler, • Elektronlar bulundukları yörüngeye belli bir enerji ile bağlıdır, • Elektronlar aldıkları enerjiye bağlı olarak bir üst yörüngeye çıkabilir veya enerji vererek bir alt yörüngeye inebilirler. Bu sırada enerji verimi foton salınımı şeklinde olabilir.

  3. Bir elementinatomu:ZXAşeklindesembolizeedilir. N: Nötronsayısı, Z: Proton sayısıdır ve elementin periyodiktablodakiyeriniiçerir. KütlesayısıiseA = N + Zdir. ÖRNEK: Iyotelementi: 53 I131 proton sayısı (atom numarası) : Z= 53, kütlesayısı A = N + Z = 131 buradannötronsayısı: N = 131-53 = 78 bulunabilir.

  4. ATOM ÇEŞİTLERİ

  5. Bir elementin bütün atomlarının proton sayıları (atom numaraları) yani kimyasal özellikleri aynıdır. Ancak bu atomların eş kütleli olmadığı, farklı (A) değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Bunun nedeni, çekirdeklerinde aynı sayıda proton olmasına rağmen farklı sayıda nötron olmasından kaynaklanmaktadır. Bu çeşit atomlaraİZOTOP denir.

  6. ÖRNEK: Hidrojenin 3 izotopu vardır. 1) Hidrojen: 1H12) Döteryum: 1H2 3) Trityum: 1H3 Çekirdeği stabil olmayan izotoplara, RADYOİZOTOP (Radyonüklid) denir. Bunların da kimyasal özellikleri aynı olmasına karşın radyoaktif özellikleri farklıdır.

  7. RADYOAKTİVİTE • Radyoaktif denilen atomların çekirdeklerinin kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden parçalanarak (bozunarak) bazı ışınlar yayması özelliğine RADYOAKTİFLİK denir. • Genelde atom numarası 82 den büyük olan elemanter parçacıklar doğada radyoaktif olarak bulunur. Doğada 4 radyonüklid seri bilinmektedir. Bunlar: • Thoryum serisi, Kurşun 208 e kadar • Aktinyum serisi, kurşun 207 ye kadar, • Uranyum 238 serisi, kurşun 206 ya kadar, • Neptunyum serisiise Bizmut 209 a kadar parçalanarak kararlı hale ulaşırlar.

  8. uranium nucleus neutron fission fragments ZİNCİR REAKSİYONU neutrons • Zincir reaksiyonu: Bir nötronun bir çekirdeğe çarpması sonucu, çekirdekte yarılmalar ve enerji serbestleşmesi olur. Ortaya çıkan yeni nötronlar, aynı zamanda diğer çekirdeklere çarparak birçok nötronları da oluşturur. Böylece pek çok miktarda çekirdek yarılmaları ve çok miktarda enerji ve nötron salınması gerçekleşir.

  9. YAPAY RADYOAKTİVİTE • Stabil elementlerde, laboratuar koşullarında, siklatron denilen hızlandırıcılar yardımıyla elektromanyetik alan içersinde hızlandırılmış partiküllerle veya nükleer reaktörlerde nötronlar ile bombardıman edilerek yapay olarak radyoaktif hale getirilebilir. • Kontrollü zincir reaksiyonu:Burada sadece bir nötronun oluşturduğu bir fisyon (bölünme), ikinci bölünmeyi yaratır.

  10. RADYOAKVİTE YASALARI • Elektromanyetik ışımanın enerjisi, frekansı ile doğru, dalga boyu ile ters orantılıdır. E = h . f = h . (c/λ)dir. Burada; h: planck sabiti =6.62 x 10 -34 Joule.sn = 0.41 10-14 eV.sn f: frekans (1/sn), c: ışık hızı (m/sn), λ: dalga boyudur (m) • Partiküllerin kütle enerjisi:E= m c2dir. ÖRNEK: Elektronun kütle enerjisi nedir? (1 eV = 1,6 x 10-19 joule) E= m c2 = 9 x 10-31kg . (3 x 108 m/sn)2 = 81 x 10-15 joule = 0,51 x 106 eV olur.

  11. E = m c2 formülü yüz yaşında Einstein, E = m c2formülünü 1905 yılında ortaya koydu.

  12. 100. Yıl için

  13. Nükleer Güçlü ilk uçak gemisi Enterprise (31.07.1964)

  14. DÜNYAYI DEĞİŞTİREN 5 DENKLEMMichael GUILLENIsaac Newton ve Evrensel Kütle çekim : M x mF = G x d2Daniel Bernoulli ve Hidrodinamik Basınç: P + ½ ρ. v2 = SABİTMichael Faraday ve Elektromanyetik İndükleme Δ x E = - d B / d t Rudolf Clausius ve Termodinamiğin İkinci Yas:Δ Sevren > 0Albert Einstein ve Özel Görelilik Teorisi: E = m x c2

  15. RADYOAKTİF BOZUNMA Radyoaktif bozunma, doğal veya yapay kararsız çekirdeklerin parçalanması ve bozunmasıdır. Bu bozunma durdurulamaz, hızlandırılamaz veya yavaşlatılamaz, kararlı çekirdek haline gelinceye kadar devam eder. Örneğin, Uranyum-238 in bozunması, kararlı kurşun oluncaya kadar devam eder. Bu sırada; Bozunan çekirdeğin yayınladığı radyasyonun cinsi ve enerjileri, salınan partiküllerin kinetik enerjisi ve elektromanyetik ışımalarda ise fotonların enerjisi olarak tesbit edilir.

  16. RADYOAKTİF BOZUNMA • N0 adet aktif çekirdeğin N adedi bozunsun ve bozunma sabiti de λ olsun.tsüre içinde bozunacak çekirdek sayısıN; N = N0 . e– λt • Bozunma hızı, elementlerin yarılanma ömrü ile ifade edilir. Radyoaktif metaryeller normal kütle ve hacımları dışında, her saniyedeki atomik bozunmayı içeren ve Bekarel (Bq) denilen ve radyoaktif ölçümünü belirleyen bir birimle de tanımlanabilirler. Radyoaktivitenin resmi birimi Curie’dir. 1 Bq = 27 x 10-12 Curie’ye veya 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq ‘e eşittir

  17. ÖRNEK: Radyoaktif bir metaryel içindeki aktif çekirdek sayısı N0 = 1000 ve bozunma sabiti λ= 0,1 sn-1 olsun. • Bu koşullarda; İlk 1 sn deki bozunan çekirdek sayısı N = 0,1 x 1000 = 100 adet olacak ve kalan çekirdek sayısı 900 olacaktır. • İkinci 1 sn içinde ise 0,1 x 900 = 90 adet ve kalan çekirdek sayısı ise 810 adet olacaktır. • Üçüncü 1 sn içinde 0,1 x 810 = 81 adet ve kalan çekirdek sayısı da 719 adet olacaktır.

  18. Uranyumun dünyadaki dağılımı

  19. Partikül özelliğindeki Alfa ışıması ALFA (α) IŞIMASI: İki proton ve 2 nötrondan oluşan (+) yüklü Helyum atomu çekirdeğinden ibarettir.Elektronlardan yaklaşık olarak 7300 kez daha ağırdır. Uranyum ve Radyumdan gibi büyük kütleleri nedeniyle hava içinde birkaç mm den fazla gidemezler. Yumuşak dokuda girginlik menzili, enerjisiyle değişmekle beraber en fazla 20-40 mikron kadardır.

  20. Partikül özelliğindeki Beta ışıması Birçok radyoaktif atomlardan salınan yüksek hızlı elektronlardan oluşur. (-) yüklü olup,(α) partiküllerinden daha hafif olduğu için iyonize edici etkisi daha fazladır ve 1-2 cm kalınlığındaki suya veya vücuda girebilirler. Giricilik gücü (α) partiküllerinden yaklaşık 100 kez daha fazladır.

  21. ELEKTROMANYETİK DALGA ÖZELLİĞİNDEKİ IŞIMALAR: GAMMA (γ) ve X-IŞIMASI: Kısa dalga boylu elektromanyetik dalga özelliğinde olan bu ışımanın elektriksel yükü ve kütlesi olmadığı için hava ve dokuda erişme uzaklıkları çok fazladır. Gama(γ) ve X-ışını tıpkı ışık gibi boşlukta da yayılabilirler. Eksitasyon, iyonizasyon ve penatrasyon güçleri benzer olup, tıbbi teşhis ve tadevide birbirlerinin yerine kullanılabilirler.

  22. X ışını oluşumu: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.

  23. DİĞER IŞIMALAR • KOZMİK IŞIMA:Dış uzaydan dünyamıza gelen çok enerji yüklü proton kaynaklı partikül ışımasıdır. Bu ışıma dünyamızı koruyan atmosferin üst katmanlarında oldukça yoğundur. • NÖTRON IŞIMASI:Bu ışımanın partiküllerinin girginliği çok fazladır. Bir nükleer reaktörün içindeki atomların parçalanması gibi nükleer reaksiyonlar sonucu elde edilirler. Güneşte oluşan nükleer patlamalarla uzaya yayılabilir ve dünyamıza ulaşırlar.

  24. Radyoaktif ışınların girginlikleri

  25. KUTUPLARDAKİ AURORALAR

  26. KUTUPLARDAKİ AURORALAR

  27. KUTUPLARDAKİ AURORALAR

  28. DÜNYAMIZ VE AURORA

  29. GÜNEŞTE PATLAMA

  30. GÜNEŞİN MANYETİK ETKİSİ

  31. KUZEY KUTBU İZLEMESİ http://www.swpc.noaa.gov/pmap/index.html

  32. GÜNEY KUTBU İZLEMESİ

  33. DÜNYANIN MAGNETİK ALANI

  34. RADYASYON VE ÇEVRESEL ETKİLEŞİM Canlılar çevresinden oldukça anlamlı düzeyde iyonize edici ışıma alırlar. Yine tıp ve diş hekimliğinde kullanılan X-ışımalarından korunma bir sağlık sorunudur. Aynı şekilde teşhis ve tedavide kullanılan ışımalarda sağlığımızı ayrıca tehdit eder. Yine soluduğumuz havada bulunan radon yüzünden de bir miktar ışımaya maruz kalmaktayız.

  35. Çeşitli ışımaların frekans (ENERJİ) spekturumu

  36. BİR SAĞLIK SKANDALIDr. 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 Scandal" by Roger Macklis in the August 1993 issue of Scientific American.

  37. Radyoaktif Çukulata ve Su(Her yemekten sonra tüm şişenin içilmesi öneriliyor)

  38. CEP TELEFONLARINDAN YAYILAN RADYASYONCep telefonlarından yayılan non-iyonizan radyasyonun soğurulması SAR(SpecificAbsorption Rate) 1 ile 10 gr lık dokuda Watt/kg ile tanımlanmaktadır.Uluslararası Non-iyonizan radyasyondan korunma komisyonu(ICNIRP) verilerine göre AvrupadaSAR güvenlik sınırı 10 gr lık dokuda 2 Watt/kg dır.Amerikada ise 1 gr lık dokuda 1,6 Watt/kg dır. Düşük radyasyon için antenleri saklı olanlar ve beyinden uzakta kullanılanlar seçilmelidir.

  39. Elektromanyetik spektrum içindeki ışımalar:

  40. YARI ÖMÜR:Radyoaktif şiddetin yarıya inmesi için geçen süredir.

  41. Yarılanma ve aktivite ilişkisi

  42. FİZİKSEL YARIÖMÜR Başlangıçtaki radyoaktif atom sayısının (radyoaktivite miktarının) yarıya inmesi için geçen süreye FİZİK YARI ÖMÜR ya da RADYOAKTİF YARI ÖMÜR denir ve T1/2 şeklinde sembolize edilir. Yukarıdaki formülde bozunan çekirdek sayısı için N = N0 / 2 ve bu sırada geçen süre içinde t = T½alınırsa; N0 = N0 . e– λT1/2ve her iki tarafın Log 2 alındığında λ .T1/2 = ln 2 = 0,693 0,693 Ve sonuçta FİZİKSEL YARI ÖMÜRiçin: T1/2 =bağıntısı elde edilir. λ

  43. ÖRNEK: Fiziksel yarı ömrü 1620 yıl olan 1 gr Radyum-226 nın aktivitesini hesaplayın. • Radyum-226 nın atom numarası Z = 86 ve kütle numarası A= 226 dır. Yani 226 gr radyum içinde avagadro sayısı 6,023 .1023 kadar aktif radyum atom çekirdeği vardır. 1 gr radyum içinde ise N = 6,023 .1023 /226 = 2,65 1021 adet çekirdek olur. • Yarı ömrünü sn olarak hesaplarsak: T1/2 = 1620 x 365 x 86400 = 51. 109 sn bulunur. • Bozunma sabiti ise: λ = 0,693 / T1/2 = 0,693 / 51. 109 = 13,5 . 10-12 sn-1 olur. • Sonuç olarak 1 gr Radyum-226 da 1 saniyede bozunan aktif çekirdek sayısı: • A = λ N = (13,5 . 10-12 ). (2,65 1021 ) = 3,7 . 1010 adet/sn ( dps “Becquerel” = Bq ) olur. • Bu değer aynı zamanda 1 Curie ye eşittir.

  44. BİYOLOJİK YARI ÖMÜR • Herhangi bir canlının vücuduna sokulmuş olan aktif elementin veya o radyoaktif elemente sahip olan bileşiğin canlıda kalış süresi önemlidir. İşte organik veya inorganik bir maddenin canlı vücudunda miktar olarak yarıya inmesi için geçen zamana BİYOLOJİK YARI ÖMÜR veya biyolojik yarılanma denir. • Biyoljik yarı ömür, fiziksel yarı ömürden farklı olup, canlının türüne, ilgili organa, ilgili organın fonksiyonuna ve zamana bağlıdır. Örneğin; hidrojenin radyoizotopu olan trityumun biyolojik yarı ömrü 7-11 gün olmasına karşın, fiziksel yarı ömrü 13 yıl kadardır.

  45. EFFEKTİF YARI ÖMÜR • Medikal uygulamalarda biyolojik yarılanmayla birlikte kullanılan radyoizotopun fiziksel yarılanması da gözönüne alınmalıdır. • Sonuçta fiziksel ve biyolojik yarılanmanın beraberce dikkate alınması ile üçüncü bir yarı ömür tanımı ortaya çıkar ve buna EFFEKTİF YARI ÖMÜR denir. • Effektif yarı ömürü hesaplamak istersek, 1 1 1 = + T1/2 Ef T1/2 B T1/2 F

  46. Biyolojik yarı ömür: ÖRNEK: • I-131 için bilinen değerler bu formülde yerine konursa biyolojik yarı ömrü: 8 x 6 T1/2B = = 24 gün 8 - 6 bulunur.

More Related