TECNICHE RADIOCHIMICHE

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "TECNICHE RADIOCHIMICHE"

Ugo Maggio
6 anni fa
Visualizzazioni

1 TECNICHE RADIOCHIMICHE

2 L ATOMO - Un atomo e costituito da un nucleo carico positivamente, circondato da una nuvola di elettroni carichi negativamente. - I nuclei atomici sono costituiti da due particelle: protoni e neutroni. - I protoni sono particelle cariche positivamente con una massa circa 1850 volte superiore a quella di un elettrone orbitalico. - I neutroni sono particelle elettricamente neutre con una massa approssimativamente uguale a quella di un protone.

3 L ATOMO - Il numero di elettroni deve essere uguale al numero di protoni, perche l atomo nel suo complesso e elettricamente neutro.tale numero e detto numero atomico (Z) - La somma dei protoni e dei neutroni di un nucleo e detta numero di massa (A) A = Z + N dove : N = numero di neutroni

4 LA RADIOATTIVITA e determinata da uno squilibrio del numero di neutroni e protoni, normalmente uguali tra loro

5 Le radiazioni naturali sono di tre tipi: - alfa : nuclei di elio (2 neutroni e 2 protoni), carica +2 - beta : elettroni nucleari, carica -1 - gamma : fotoni nucleari ad alta energia

6 Alcuni radionuclidi sintetici emettono - Raggi X : radiazioni elettromagnetiche ad alta energia - Positroni : elettroni nucleari positivi

7 TIPO DI RADIAZIONE SORGENTE COMUNE ENERGIA APPROSSIMATA PROFONDITA APPROSSIMATA DI PENETRAZIONE IN ARIA SECCA TESSUTO PIOM- BO Raggi alfa 226 Ra 222 Rn 210 Po 3 H 5 MeV 4 cm 0.05 mm 0 Raggi beta 90 Sr 131 I 14 C da 0.05 a 1 MeV da 6 cm a 300 cm da 0.06 a 4 mm da a 0.3 mm Spessore per ridurre l intensità iniziale del 10% Raggi gamma 60 Co 137 Cs Prodotti decadimento del 137 Ra 1 MeV 400 m 50 cm 30 mm Raggi X -Diagnostici -Terapeutici - - > 90 kev > 250 kev 120 m 240 m 15 cm 30 cm 0.3 mm 1.5 mm

8 RADIONUCLIDI NATURALI ELEMENTO ISOTOPO TEMPO DI TRASFORMAZIONE RADIAZIONI O MODO DI DECADERE Potassio 40 K 1.3*10 9 anni beta, gamma 19 K Tellurio 123 Te 1.2*10 13 anni Cattura elettronica 52 Te Neodimio 144 Nd 60 Nd 5*10 15 anni alfa Samario 149 Sm 4*10 14 anni alfa Renio 62 Sm 187 Re 7*10 10 anni beta 75 Re Radon 222 Ru 3.82 giorni alfa 86 Ru Radio 226 Ra 1590 anni alfa, gamma 88 Ra Torio 230 Th 8*10 4 anni alfa, gamma 90 Th Uranio 238 U 4.51*10 9 anni alfa 92 U

9 RADIONUCLIDI SINTETICI ELEMENTO ISOTOPO TEMPO DI TRASFORMAZIONE RADIAZIONI O MODO DI DECADERE Idrogeno 3 H anni beta 1 H Ossigeno 15 O 124 secondi positrone 8 O Fosforo 32 P 14.3 giorni beta 15 P Tecnezio 99m Tc 6.02 ore gamma 43 Tc Iodio 131 I 8.07 giorni beta 53 I Cesio 137 Cs 30 anni beta 55 Cs Stronzio 90 Sr 28.1 anni beta 38 Sr Americio 243 Am 7.37*10 3 anni alfa 95 Am

10 EMISSIONE DI PARTICELLE - Emissione di una particella alfa - Emissione di una particella beta

11 EMISSIONE DI PARTICELLE - L emissione di un positrone rimpiazza un protone con un neutrone - La radiazione gamma viene prodotta quando un positrone ed un elettrone collidono

12 DECADIMENTO RADIOATTIVO Il decadimento radioattivo e un processo spontaneo che avviene ad una velocita ben definita e caratteristica per ogni sorgente. La radioattività di un composto decade nel tempo in modo esponenziale.

13 In termini matematici, la curva esponenziale puo essere espressa con l equazione: dn / dt = - N [1] La velocita con cui diminuisce il numero di atomi radioattivi e proporzionale al numero di atomi presenti (N), moltiplicato per la costante di decadimento ( ).

14 Integrando l equazione [1], si ottiene: ln (N t /N 0 ) = - t [2] dove : N t = numero di atomi radioattivi presenti al tempo t N 0 = numero di atomi radioattivi presenti al tempo zero

15 E piu conveniente esprimere la costante di decadimento in termini di vita media (t 1/2 ), definita come il tempo necessario perche la radioattivita decada del 50%. Quindi, dall equazione [2] si ottiene : ln 1/2 = - t 1/ log 10 (1/2) = - t 1/2 t 1/2 = 0.693/

16 ha un valore caratteristico per ciascun radioisotopo ed e definita come la frazione di isotopo che decade nell unita di tempo (t -1 ). La costante di decadimento

17 UNITA DI MISURA - Becquerel (Bq) 1 Bq corrisponde ad una disintegrazione nucleare per secondo (1 d.p.s.) - Curie (Ci) Quantita di materiale radioattivo con un numero di disintegrazioni per secondo, pari a quello di 1 g di radio, cioe 3.7 x d.p.s.

18 TEMPI DI DIMEZZAMENTO DI ALCUNI ISOTOPI UTILIZZATI NEGLI STUDI BIOLOGICI ISOTOPO 3 H 14 C 22 Na 32 P 35 S 42 K 45 Ca 59 Fe 125 I 131 I 135 I TEMPO di DIMEZZAMENTO anni anni 2.58 anni giorni giorni ore 165 giorni 45 giorni 60 giorni 8.05 giorni 6.70 ore

19 RILEVAZIONE E MISURA DELLA RADIOATTIVITA Tre sono i metodi comunemente utilizzati e si basano su: - ionizzazione dei gas - eccitazione di solidi o soluzioni - capacita di un composto radioattivo di impressionare un emulsione fotografica (autoradiografia)

20 METODI BASATI SULLA IONIZZAZIONE I contatori basati sulla ionizzazione di un gas costituivano il principale metodo impiegato nella misurazione dei radioisotopi nei campioni biologici. I contatori utilizzati sono i tubi di Geiger-Müller.

21 METODI BASATI SULL ECCITAZIONE Gli isotopi radioattivi interagiscono con la materia, causando la ionizzazione o l eccitazione. Quest ultima comporta l emissione di fotoni da parte degli scintillatori. Il fenomeno di scintillazione puo essere rilevato e quantificato grazie al conteggio a scintillazione.

I contatori a scintillazione possono essere: contatori a scintillazione solida oppure contatori a scintillazione liquida La luce emessa ha una lunghezza d onda molto

22 I contatori a scintillazione possono essere: contatori a scintillazione solida oppure contatori a scintillazione liquida La luce emessa ha una lunghezza d onda molto corta e non viene rilevata con efficienza nella maggior parte dei fotomoltiplicatori. Utilizzando uno scintillatore primario ed uno secondario, la luce potra essere rilevata.

23 SCHEMA DI TRASFERIMENTO DI ENERGIA SOLVENTE SCINTILLATORE PRIMARIO ECCITATO SCINTILLATORE SECONDARIO RADIAZIONE LUCE SOLVENTE ECCITATO SCINTILLATORE PRIMARIO SCINTILLATORE SECONDARIO ECCITATO

24 CONTEGGIO DI CAMPIONI CONTENTI DUE RADIOISOTOPI I contatori a scintillazione permettono di analizzare campioni contenenti due radioisotopi, se i due emettitori hanno diversi spettri di energia.

25 CURVA DI TARATURA E importante determinare l efficienza di un conteggio, soprattutto a causa del quenching. Questo controllo e realizzabile con metodi di standardizzazione, validi per contatori a scintillazione sia liquida che solida.

26 QUENCHING Il quenching e lo smorzamento che si manifesta quando si verifica un interferenza nel processo di trasferimento dell energia. Il quenching puo essere di tre tipi: quenching ottico quenching da colore quenching chimico

27 Curva di correzione per quenching mediante rapporto tra canali Effetto del quenching sullo spettro di energia di un emettitore

28 CONTEGGIO (EFFETTO) CERENKOV Quando un emettitore possiede un energia di decadimento superiore a 0.5 MeV, esso provoca l emissione da parte dell acqua di una luce biancoazzurrognola, detta luce di Cerenkov Radioisotopo 24 Na 32 P 36 C 42 K E (max) % spettro superiore a 0.5 MeV Efficienza del conteggio (%)

AUTORADIOGRAMMA Le radiazioni ionizzanti agiscono su un emulsione fotografica, producendo un immagine latente in modo analogo alla luce visibile.

29 AUTORADIOGRAMMA Le radiazioni ionizzanti agiscono su un emulsione fotografica, producendo un immagine latente in modo analogo alla luce visibile. Per ottenere un autoradiografia, sono necessari una sorgente di radiazioni presente nell oggetto ed un emulsione sensibile alle stesse radiazioni.

Documenti analoghi

La radioattività. La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei si trasformano in altri emettendo particelle e/ radiazioneni elettromagnetiche.

La radioattività. La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei si trasformano in altri emettendo particelle e/ radiazioneni elettromagnetiche. La radioattività La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei si trasformano in altri emettendo particelle e/ radiazioneni elettromagnetiche. La radioattività: isotopi. Il numero totale di protoni