up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله راديواکتيويته PDF
QR code - راديواکتيويته

راديواکتيويته

آشنايي و کاربرد راديواکتيويته

● ديدکلي:
مواد راديواکتيو از اتم هاي ناپايداري تشکيل مي شوند که تجزيه مي شوند و انرژي سطح بالايي به نام تابش راديواکتيو را آزاد مي کنند اين اتمها نهايتا عناصر جديدي را تشکيل مي دهند. سه نوع تابش راديواکتيو وجود دارد که ذرات آلفا ، ذرات بتا ، و پرتوهاي گاما خوانده مي شوند.
● اطلاعات اوليه
▪ پرتو آلفا (دو پروتون و دو نوترون):
جرم چهار واحد اتمي (a.m.u)
▪ بارالکتريکي مثبت در پرتو بتا (الکترونهاي سريع): جرم ناچيز و بارالکتريکي منفي يک
▪ پرتو گاما (موج الکترومغناطيسي): بدون جرم و بدون بار (مثلا انرژي خالص)
▪ تاريخچه:
حدود اواخر قرن نوزدهم اکثر دانشمندان بر اين عقيده بودند که تمام مسائل عمده فيزيک حل شده اند ، به غير از چند مورد جزئي براي قطعيت دادن به برخي نظريه هاي ضروري بود. در سال ۱۸۹۵ ، رزتگن اشعه ايکس را کشف کرد. اين اشعه نخست در معاينات پزشکي به کار رفت و بعدها براي بررسي ساختمان اساسي مواد مورد استفاده قرار گرفت چند ماه بعد ماري کوري اين پديده جديد را راديو اکتيو ناميد. او و شورش پي ير کوري ، همچنين پولونيم (po ، فلز ضعيف) و راديم (Ra ، فلز قليايي خاکي) را کشف کردند. ماري کوري نخستين کسي بود که از اصطلاح «راديواکتيو» براي موادي که فعاليت الکترومغناطي قابل توجه دارند استفاده کرد. خاصيت راديواکتيويته اين دو عنصر جديد از اورانيم بيشتر بود.
● سير تحولي و رشد:
ماري کوري تحقيق خود را با جستجوي کاربردهاي پزشکي راديواکتيو ادامه داد. و قدرت تشعشع ترکيبات اورانيم را اندازه گرفت و تحقيق خود را به عناصر ديگر از جمله توريم ، گسترش داد.
در سال ۱۹۳۴ ميلادي زوج ژوليو- کوري راديواکتيويته مصنوعي را کشف کرد.
ماري کوري پي ير کوري همراه با فيزيکدان فرانسوي هانري بکرل (۱۹۰۸-۱۸۵۲ م) مدل ديوي انجمن سلطنتي انگلستان و جايزه نوبل را در فيزيک براي کشف راديواکتيو دريافت دريافت مي کنند. پي ير کوري کشف مي کند که راديم Ra خود بخود حرارت آزاد مي کند. اين خاصيت نمود ثبت شده از انرژي اتمي به شکل گرماست.
در سال ۱۹۱۰ ميلادي در کنفرانس بروکسل در مورد راديواکتيويته ، واحد راديواکتيويته به افتخار او کوري ناميده شد. در مورد کشف راديواکتيويته توسط هانري بکرل بايد بگوييم که در سال ۱۸۹۶ ميلادي ، بکرل در جستجوي شواهدي بود که ثابت کند مواد شيميايي که نور طبيعي فلوئورسان هستند از خود پرتو ساطع مي کنند.
او يک نمونه سولفات پتاسيم اورانيم را برداشت و آن را همراه با يک صفحه عکاسي در کاغذ سياه پيچيد. از آنجا که روزي ابري بود. نمونه بکرل خاصيت فلوئورساني را از خود نشان نمي داد. او آن را درکشويي در آزمايشگاه خود گذاشت و به آزمايشهاي خود در مورد لامپهاي اشعه کاتدي ادامه داد. چند روز بعد ، دريافت که نمونه تصويري را بر روي صفحه عکاسي ايجاد کرده است. اين نشان مي داد که ماده مذکور شکلي از تشعشع را که بعدا ماري کوري آن را راديواکتيويته ناميد ، از خود ساطع کرده است.۱۹۲۲ ميلادي نيلز بور نظريه طيفهاي ساختار اتمي را منتشر کرد و در ۱۹۲۷ ميلادي اصل مکمل بودن را تنظيم مي کند که رفتار پيچيده راديواکتيويته را توصيف مي کند.
ارنست رادرفورد فيزيکدان بريتاني نيوزلندي الاصل (۱۸۷۱-۱۹۳۷) بر روي راديواکتيويته و ماهيت ذرات آلفا (داراي بار مثبت) تحقيق کرد و متوجه شد که بار مثبت اتم در مرکز آن و در هسته اي ريز و متراکم متمرکز است. در سال ۱۹۳۰ ميلادي رادرفورد تشعشعات مواد راديواکتيو را منتشر کرد.
● تابشهاي راديواکتيو:
چنان که گفته شد سه نوع تابش راديواکتيو وجود دارد که ذرات آلفا از چهار ذره اتمي ، يعني دو پروتون و دو نوترون تشکيل مي شوند. اين ذرات ضعيفترين نوع تابش راديواکتيو هستند. و بار الکتريکي مثبت دارند. مسير آنها را مي توان با صفحه کاغذ مسدود کرد. ذرات بتا قدرتمند و از ذرات اتمي که الکترون خوانده مي شوند و بار منفي دارند تشکيل مي شوند. اين کاغذ عبور مي کند ولي آلومينيوم آن را مسدود مي کند. پرتوهاي گاما از همه قدرتمند ترند. آنها امواج الکترومغناطيسي اند و فاقد بارالکتريکي مي باشند. اما پرتوهاي گاما را فقط لايه ضخيمي از سرب متوقف مي سازد. خروجي يا تابش راديواکتيو مي تواند وارد بافتهاي زنده شود و به آنها صدمه بزند. بنابراين اطراف آن بايد کنترل شود. اين تابش را با وسيله اي به نام شمارنده گايگر – مولر ، که نام آن از مخترعانش اقتباس شده است ، مي توان اندازه گرفت. وقتي تابش راديواکتيو وارد اين شمارنده مي شود ، گاز موجود در آن حامل الکتريسيته مي شود. مقدار بار را مي توان روي صفحه اي قرائت کرد يا از طريق يک بلند گو به صورت صداهاي تيک تيک خاصي شنيد.
▪ نيمه عمر:
نيمه عمر يک ماده زماني است که طول مي کشد تا خاصيت راديواکتيويته آن به نصف کاهش يابد. مثلا نيمه عمر کربن ۱۴ (شکل خاصي از عنصر کربن) ۵۶۰۰ سال است. يعني ۵۶۰۰ سال طول مي کشد تا نصف اتم هاي راديواکتيو کربن دچار فروپاشي شوند ، يا يک گرم از اتم هاي راديواکتيو به نيم گرم تقليل يابد. ۵۶۰۰ سال ديگر طول مي کشد که همين مقدار نيز به نصف برسد و به همين ترتيب.
نيمه عمر عناصر مختلف از چند ثانيه تا ميليونها سال متغير است. فروپاشي شبکه اي زباله هاي اتمي زيان بخش حاصل از نيروگاههاي هسته اي ميليونها سال طول مي کشد. و همه موجودات زنده روي زمين حاوي مقدار معيني کربن ۱۴ (کربن راديواکتيو) هستند که با تبادل مداوم گازهاي اکسيژن و دي اکسيد کربن بين موجودات زنده و جو زمين تشکيل مي شود. وقتي يک گياه يا حيوان مي ميرد ، اين تبادل متوقف مي شود و کربن ۱۴ شروع به فروپاشي مي کند.
دانشمندان مي دانند که نيمه عمر اين کربن ۵۶۰۰ سال است. بنابراين پس از اين مدت جسم مرده دقيقا نصف تشعشع راديواکتيو زمان زندگي خود را ساطع مي کند. اين فروپاشي با آهنگ ثابتي انجام مي شود و در نتيجه اين امکان وجود دارد که با اندازه گيري ميزان تابش زمان مرگ موجود مورد نظر را دريافت. باستانشناسان از عمر بعضي کربن براي يافتن تاريخ موميايي هاي مصر باستان استفاده کرده اند.
از ديدگاه نظري ، همه مواد راديواکتيو نهايتا به سرب تبديل مي شوند ، هسته اتم سرب پايدار است و بنابراين خاصيت راديواکتيو ندارد.اما اين امر به طور تجربي اثبات نشده است. زيرا نيمه عمر بعضي از عناصر بيش از عمر انسانهاست.
▪ عناصر متداول و نيمه آنها:
اورانيم ۲۳۸ نيمه عمر آن ۵ ميليارد سال
اورانيم ۲۳۵ نيمه عمر آن۷۰۰ ميليون سال
پلوتونيم۲۳۹ نيمه عمر آن ۲۴۰۰۰سال
کربن ۱۴ نيمه عمر آن ۵۶۰۰ سال
يد۱۳۱ نيمه عمر آن ۸ روز
طلاي ۱۹۸ نيمه عمر آن ۳ روز
سديم ۲۴ نيمه عمر آن ۱۵ ساعت
فلوئور ۱۷ نيمه عمر آن ۱ دقيقه
پولونيم ۲۱۴ نيمه عمر آن۰۰۰۰۰۰۰۳ ۰ ثانيه
سرب پايدار(بدون نيمه عمر(
▪ کاربردها:
بسياري از ايزوتوپها راديواکتيو هستند يعني ذرات با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهاي خود ساطع مي کنند. از آنها مي توان براي دنبال کردن مسير مواد متحرکي که از ديد پنهان هستند ، مانند جريان خون در بدن يک بيمار در بيمارستان ، استفاده کرد.
▪ در جريان خون:
مقدار کمي از يک ايزوتوپ راديواکتيو به درون جريان خون بيمار تزريق مي شود. سپس مسير آن توسط آشکار سازهاي خاصي که فعاليت راديواکتيويته را مشخص مي کنند دنبال مي شود. اين اطلاعات به يک کامپيوتر داده مي شود که صفحه آن هرگونه اختلالي مانند انعقاد خون در رگها را نشان مي دهد. با استفاده از روشي مشابه ، مي توان از ايزوتوپها براي مطالعه جريان مايعات در تاسيسات شيميايي نيز استفاده کرد.
▪ در فرسودگي ماشين آلات:
آهنگ فرسودگي ماشين آلات صنعتي را نيز مي توان با استفاده از ايزوتوپها اندازه گرفت. مقادير اندکي از ايزوتوپها راديواکتيو به بخشهاي فلزي ماشين آلات ، مانند ياتاقانها و رينگ پيسونها اضافه مي شود. سپس سرعت فرسودگي با اندازه گرفتن راديواکتيويته روغني که براي روغنکاري اين بخشها به کار رفته است محاسبه مي شود.
● اندازه گيري راديو اکتيويته
خروجي يا تابش راديواکتيو مي تواند وارد بافتهاي زنده شود و به آنها صدمه بند ، بنابراين اطراف آن بايد کنترل شود . اين تابش را با وسيله اي به نام شمارنده گايگر مولر ، که نام آن از مخترعانش اقتباس شده است ، مي توان اندازه گرفت وقتي تابش راديو اکتيو وارد اين شمارنده مي شود ، گاز موجود در آن حامل الکتريسيته مي شود . مقدار بار را مي توان روي صفحه اي قرائت کرد ، يا از طريق يک بلندگو به صورت صداهاي تيک تيک خاصي شنيد

مواد راديواکتيو از اتم هاي ناپايداري تشکيل مي شوند که تجزيه مي شوند و انرژي سطح بالايي به نام تابش راديواکتيو را آزاد مي کنند اين اتمها نهايتا عناصر ج ...

● معرفي دستاوردهاي برندگان نوبل فيزيک ۲۰۰۴ برهم کنش ذرات رنگي اکتشافي که جايزه نوبل فيزيک امسال را از آن خود کرد اهميتي اساسي در فهم ما از چگونگي کارک ...

نوعي ماده منفجره است که به منظور پراکنده کردن مواد خطرناک راديواکتيو در سطحي وسيع طراحي شده است. ممکن است شما هم مثل خيلي هاي ديگر، وقتي دو عبارت بمب ...

يکي از مهمترين کميتهاي مشخصه مواد راديو اکتيو ، نيم عمر آنها مي باشد. يعني مدت زماني که در طي آن نصف ماده اوليه تجزيه مي شوند. تحقيقات انجام شده نشان ...

اشعه ايکس يا پرتو ايکس (اشعه رونتگن) نوعي از امواج الکترومغناطيس با طول موج حدود ۱۰ تا ۱۰-۲ آنگستروم است که در بلورشناسي و عکسبرداري از اعضاي داخلي بد ...

دانلود نسخه PDF - راديواکتيويته