Vad är användningen av kärnstrålning
Share
Nukleär strålning har flera olika tillämpningar och i denna artikel kommer vi att titta på flera sådana användningar av nukleär strålning. I synnerhet kommer vi att titta på radioaktiva datering och användningen av radioisotoper i medicin.
Radioaktiv dating
Radiocarbon dating är en metod för att bestämma åldern för det döda organiska materialet, utvecklat av Willard Libby i slutet av 1940-talet. För detta tilldelades han Nobelpriset för kemi 1960. Metoden använder sig av sönderfallet av kol-14 för att bestämma när organismen som utgör materialet hade dött.
I den övre atmosfären samverkar kosmiska strålar med olika molekyler, vilket leder till produktion av många neutroner. Dessa neutroner reagerar i sin tur med atomer av kvävgas, vilket ger den instabila isotopen kol-14 i följande reaktion:
Karbon-14 är en instabil isotop av kol. Det genomgår beta minus förfall, vilket ger kväve-14 igen:
Ovanstående process har en halveringstid på 5730 år.
Förhållandet mellan kol-14 och cabon-12 i atmosfären förblir densamma. Kol-14 i atmosfären hamnar i molekyler av koldioxid. Eftersom levande saker kontinuerligt tar i kol, blir andelen kol-14 till kol-12 i deras kroppar densamma som andelen kol-14 till kol-12 i atmosfären.
När levande saker dör, slutar de att ta in kol. Kol-14 i deras kroppar fortsätter nu att förfallna, och det fylls inte längre. Så, efter döden, fortsätter andelen kol-14 till kol-12 i kroppen av en levande organism att minska.
Eftersom vi känner till koldioxidhalveringstiden och förhållandet mellan kol-14 och kol-12 i en levande organism kan vi då beräkna hur länge organismen har varit död om vi kan mäta koldioxid-14-sönderdelningen från en död kropp. för. Tekniken kan appliceras för att hitta när allt som gjorts av levande material konstruerades, inklusive material som trä och tyg.
Berömda fall av radio-koldioxid datering inkluderar "Ötzi Iceman"(Resterna av en död person begravd omkring 5000 år sedan),"Hölje av turin"Och Döda Havsrollen.
Radiocarbon dating är inte perfekt. Sammansättningen av koldioxid i atmosfären har förändrats något under åren. Dessutom kan koldatering inte vara korrekt när man försöker lägga till saker som är över 40 000 år gamla. Detta beror på att andelen kol-14 kvarstår för låg för att få en korrekt läsning av aktiviteten.
Dating med kalium-40
För att hitta åldern hos föremål som är mycket äldre, kan sönderfallet av kalium-40 till argon-40 användas. Beta plus förfallsprocessen:
har en halveringstid på ca 1,25 × 109 år. Därför är detta mycket mer lämpligt än koldatan för att bestämma åldern hos mycket äldre föremål (till exempel att ta reda på när stenar bildades).
Exempel
Aktiviteten av ett prov från Ötzi Iceman mättes till 0,13 Bq per gram. Med tanke på att aktiviteten hos levande vävnad är cirka 0,23 Bq per gram, ta reda på hur länge sedan Ötzi Iceman levde.
Först kommer vi att hitta förfallskonstanten:
.
Sedan, 
.
Med ln på båda sidor har vi,
.
Sedan, 
.
Användning av kärnstrålning i medicin
Kärnstrålning sätts till många olika användningsområden inom medicin, för både diagnos och terapi.
Metastabil tennitium-99 är en isotop av Technitium (
) som produceras under 
förfall av molybden-99 (
). Kärnan av bildas är i ett exciterat tillstånd, och det sönderfaller genom att emittera a 
stråle. De förfall av metastabil technitium-99 har en halveringstid på ca 6 timmar, vilket är mycket längre än halveringstiden för typiska avklingar. Detta är idealiskt eftersom det tar lite tid för kroppscellerna att absorbera material som injiceras. Den injicerade tas upp av cancerceller (de går inte in i friska celler), där de genomgår förfall. Med hjälp av en gammakamera kunde positionen av cancerceller detekteras.
Jod-131 är en instabil isotop som används för att förstöra cancerceller i sköldkörteln.
Positron-Electron Tomography (PET) skanning använder också nukleär strålning. Här molekyler som innehåller atomer som genomgår 
sönderfall införs i kroppen. De partiklar är positroner (
) och de förstör när de kommer i kontakt med elektroner (
). Förintelsen producerar ett par fotoner, som då kan detekteras.
En av användningarna av kärnstrålning - en PET-skanning
