Специфическая деятельность - Specific activity

Эта статья посвящена удельной радиоактивности. Для использования в биохимии см. Ферментный анализ § Удельная активность.

Мероприятия
Общие символы	А
Единица СИ	беккерель
Прочие единицы	Резерфорд, кюри
В Базовые единицы СИ	s^−1

Специфическая деятельность
Общие символы	а
Единица СИ	беккерель на килограмм
Прочие единицы	Резерфорд на грамм, кюри за грамм
В Базовые единицы СИ	s^−1 кг^−1

Специфическая деятельность активность на количество радионуклид и является физическим свойством этого радионуклида.^[1][2]

Мероприятия это количество, связанное с радиоактивность, для чего Единица СИ это беккерель (Бк), равный единице ответная секунда.^[3] Беккерель определяется как количество радиоактивных превращений в секунду, которые происходят в конкретном радионуклиде. Старой, не входящей в СИ единицей деятельности является кюри (Ci), что является 3.7×10¹⁰ преобразований в секунду.

Поскольку вероятность радиоактивный распад для данного радионуклида является фиксированным физическое количество (с небольшими исключениями см. изменение скорости распада ), количество распадов, которые происходят за заданное время определенного числа атомов этого радионуклида, также является фиксированной физической величиной (если имеется достаточно большое количество атомов, чтобы игнорировать статистические флуктуации).

Таким образом, специфическая деятельность определяется как активность на количество атомов определенного радионуклида. Обычно она выражается в единицах Бк / кг, но другой широко используемой единицей активности является кюри (Ки), позволяющая определять удельную активность в Ки / г. Количество удельной активности не следует путать с уровнем воздействия ионизирующего излучения и, следовательно, с воздействием или поглощенной дозой. В поглощенная доза - величина, важная для оценки воздействия ионизирующего излучения на человека.

Формулировка

Отношения между λ и т_1/2

Радиоактивность выражается как скорость распада определенного радионуклида с константой распада. λ и количество атомов N:

${\displaystyle -{\frac {dN}{dt}}=\lambda N.}$

Интегральное решение описывается формулой экспоненциальный спад:

${\displaystyle N=N_{0}e^{-\lambda t},}$

куда N₀ начальное количество атомов в момент времени т = 0.

Период полураспада Т_1/2 определяется как время, в течение которого половина заданного количества радиоактивных атомов подвергается радиоактивному распаду:

${\displaystyle {\frac {N_{0}}{2}}=N_{0}e^{-\lambda T_{1/2}}.}$

Взяв натуральный логарифм от обеих сторон, период полураспада определяется как

${\displaystyle T_{1/2}={\frac {\ln 2}{\lambda }}.}$

Напротив, постоянная распада λ может быть получен из периода полураспада Т_1/2 в качестве

${\displaystyle \lambda ={\frac {\ln 2}{T_{1/2}}}.}$

Расчет удельной активности

Масса радионуклида определяется выражением

${\displaystyle {m}={\frac {N}{N_{\text{A}}}}[{\text{mol}}]\times {M}[{\text{g/mol}}],}$

куда M является молярная масса радионуклида и N_А это Константа Авогадро. Практически массовое число А радионуклида находится в пределах доли 1% от молярной массы, выраженной в г / моль, и может использоваться в качестве приблизительного значения.

Удельная радиоактивность а определяется как радиоактивность на единицу массы радионуклида:

${\displaystyle a[{\text{Bq/g}}]={\frac {\lambda N}{MN/N_{\text{A}}}}={\frac {\lambda N_{\text{A}}}{M}}.}$

Таким образом, удельную радиоактивность также можно описать как

${\displaystyle a={\frac {N_{\text{A}}\ln 2}{T_{1/2}\times M}}.}$

Это уравнение упрощается до

${\displaystyle a[{\text{Bq/g}}]\approx {\frac {4.17\times 10^{23}[{\text{mol}}^{-1}]}{T_{1/2}[s]\times M[{\text{g/mol}}]}}.}$

Если период полураспада измеряется в годах, а не в секундах:

${\displaystyle a[{\text{Bq/g}}]={\frac {4.17\times 10^{23}[{\text{mol}}^{-1}]}{T_{1/2}[{\text{year}}]\times 365\times 24\times 60\times 60[{\text{s/year}}]\times M}}\approx {\frac {1.32\times 10^{16}[{\text{mol}}^{-1}{\text{s}}^{-1}{\text{year}}]}{T_{1/2}[{\text{year}}]\times M[{\text{g/mol}}]}}.}$

Пример: удельная активность Ra-226

Например, удельная радиоактивность радий-226 с периодом полураспада 1600 лет получается как

${\displaystyle a_{\text{Ra-226}}[{\text{Bq/g}}]={\frac {1.32\times 10^{16}}{1600\times 226}}\approx 3.7\times 10^{10}[{\text{Bq/g}}].}$

Это значение, полученное из радия-226, было определено как единица радиоактивности, известная как кюри (Ci).

Расчет периода полураспада по удельной активности

Экспериментально измеренную удельную активность можно использовать для расчета период полураспада радионуклида.

Где постоянная распада λ связано с удельной радиоактивностью а по следующему уравнению:

${\displaystyle \lambda ={\frac {a\times M}{N_{\text{A}}}}.}$

Следовательно, период полураспада также можно описать как

${\displaystyle T_{1/2}={\frac {N_{\text{A}}\ln 2}{a\times M}}.}$

Пример: период полураспада Rb-87

Один грамм рубидий-87 и скорость счета радиоактивности, которая после взятия телесный угол с учетом эффектов, соответствует скорости распада 3200 распадов в секунду, что соответствует удельной активности 3.2×10⁶ Бк / кг. Рубидий атомная масса составляет 87 г / моль, поэтому один грамм равен 1/87 моля. Подключаем числа:

${\displaystyle T_{1/2}={\frac {N_{\text{A}}\times \ln 2}{a\times M}}\approx {\frac {6.022\times 10^{23}{\text{ mol}}^{-1}\times 0.693}{3200{\text{ s}}^{-1}\,{\text{g}}^{-1}\times 87{\text{ g/mol}}}}\approx 1.5\times 10^{18}{\text{ s}}\approx 47{\text{ billion years}}.}$

Примеры

Изотоп	Период полураспада	Масса 1 кюри	Удельная активность (Ки / г)
^232Чт	1.405×10^10 годы	9,1 тонны	1.1×10^−7 (110000 пКи / г, 0,11 мкКи / г)
^238U	4.471×10^9 годы	2,977 тонны	3.4×10^−7 (340000 пКи / г, 0,34 мкКи / г)
^40K	1.25×10^9 годы	140 кг	7.1×10^−6 (7,100,000 пКи / г, 7,1 мкКи / г)
^235U	7.038×10^8 годы	463 кг	2.2×10^−6 (2160 000 пКи / г, 2,2 мкКи / г)
^129я	15.7×10^6 годы	5,66 кг	0.00018
^99Tc	211×10^3 годы	58 г	0.017
^239Пу	24.11×10^3 годы	16 г	0.063
^240Пу	6563 года	4,4 г	0.23
^14C	5730 лет	0,22 г	4.5
^226Ра	1601 год	1,01 г	0.99
^241Являюсь	432,6 года	0,29 г	3.43
^238Пу	88 лет	59 мг	17
^137CS	30,17 года	12 мг	83
^90Sr	28,8 года	7,2 мг	139
^241Пу	14 лет	9,4 мг	106
^3ЧАС	12.32 года	104 мкг	9,621
^228Ра	5,75 года	3,67 мг	273
^60Co	1925 дней	883 мкг	1,132
^210По	138 дней	223 мкг	4,484
^131я	8.02 дней	8 мкг	125,000
^123я	13 часов	518 нг	1,930,000
^212Pb	10,64 часов	719 нг	1,390,000

Приложения

Удельная активность радионуклидов особенно актуальна, когда речь идет о выборе их для производства терапевтических фармацевтических препаратов, а также для иммуноанализ или другие диагностические процедуры, или оценка радиоактивности в определенных средах, среди нескольких других биомедицинских приложений.^{[4][5][6][7][8][9]}

Величины, связанные с ионизирующим излучением Посмотреть ‧ разговаривать ‧ редактировать

Количество	Единица измерения	Символ	Вывод	Год	SI эквивалентность
Мероприятия (А)	беккерель	Бк	s^−1	1974	Единица СИ
	кюри	Ci	3.7 × 10^10 s^−1	1953	3.7×10^10 Бк
	Резерфорд	Rd	10^6 s^−1	1946	1000000 Бк
Контакт (Икс)	кулон на килограмм	Кл / кг	C⋅kg^−1 воздуха	1974	Единица СИ
	рентген	р	ESU / 0,001293 г воздуха	1928	2.58 × 10^−4 Кл / кг
Поглощенная доза (D)	серый	Гр	J ⋅кг^−1	1974	Единица СИ
	эрг за грамм	эрг / г	эргег^−1	1950	1.0 × 10^−4 Гр
	рад	рад	100 эрг⋅г^−1	1953	0,010 Гр
Эквивалентная доза (ЧАС)	зиверт	Sv	Дж⋅кг^−1 × Wр	1977	Единица СИ
	рентген-эквивалент человека	rem	100 эрг⋅г^−1 Икс Wр	1971	0,010 Зв
Эффективная доза (E)	зиверт	Sv	Дж⋅кг^−1 × Wр Икс WТ	1977	Единица СИ
	рентген-эквивалент человека	rem	100 эрг⋅г^−1 Икс Wр Икс WТ	1971	0,010 Зв

Рекомендации

1. Breeman, Wouter A. P .; Джонг, Марион; Visser, Theo J .; Эрион, Джек Л .; Креннинг, Эрик П. (2003). «Оптимизация условий для радиоактивного мечения DOTA-пептидов с ⁹⁰Y, ¹¹¹В и ¹⁷⁷Лу при высокой специфической деятельности ». Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации. 30 (6): 917–920. Дои:10.1007 / s00259-003-1142-0. ISSN  1619-7070. PMID  12677301.
2. de Goeij, J. J. M .; Бонарди, М. Л. (2005). «Как мы определяем концепции удельной активности, радиоактивной концентрации, носителя, без носителя и без добавления носителя?». Журнал радиоаналитической и ядерной химии. 263 (1): 13–18. Дои:10.1007 / s10967-005-0004-6. ISSN  0236-5731.
3. «Единицы СИ для ионизирующего излучения: беккерель». Постановления 15-го ГКГВ (Резолюция 8). 1975 г.. Получено 3 июля 2015.
4. Дуурсма, Э. К. «Удельная активность радионуклидов, сорбированных морскими отложениями, по отношению к стабильному элементному составу». Радиоактивное загрязнение морской среды (1973): 57–71.
5. Весселс, Барри У. (1984). «Выбор радионуклидов и расчет поглощенной дозы на модели для радиоактивно меченных опухолевых антител». Медицинская физика. 11 (5): 638–645. Bibcode:1984МедФ..11..638Вт. Дои:10.1118/1.595559. ISSN  0094-2405. PMID  6503879.
6. И. Уикс, И. Бехешти, Ф. МакКапра, А. К. Кэмпбелл, Дж. С. Вудхед (август 1983 г.). «Эфиры акридиния как метки с высокой специфической активностью в иммуноанализе». Клиническая химия. 29 (8): 1474–1479. Дои:10.1093 / Clinchem / 29.8.1474. PMID  6191885.
7. Невес, М .; Kling, A .; Ламбрехт, Р. М. (2002). «Производство радионуклидов для лечебных радиофармпрепаратов». Прикладное излучение и изотопы. 57 (5): 657–664. Дои:10.1016 / S0969-8043 (02) 00180-X. ISSN  0969-8043. PMID  12433039.
8. Мауснер, Леонард Ф. (1993). «Подбор радионуклидов для радиоиммунотерапии». Медицинская физика. 20 (2): 503–509. Bibcode:1993МедФ..20..503М. Дои:10.1118/1.597045. ISSN  0094-2405. PMID  8492758.
9. Мюррей, А. С .; Marten, R .; Johnston, A .; Мартин, П. (1987). "Анализ естественного происхождения [sic] радионуклиды в концентрациях в окружающей среде по данным гамма-спектрометрии ». Журнал радиоаналитических и ядерно-химических статей. 115 (2): 263–288. Дои:10.1007 / BF02037443. ISSN  0236-5731.

дальнейшее чтение

• Феттер, Стив; Cheng, E.T .; Манн, Ф. М. (1990). «Долгосрочные радиоактивные отходы термоядерных реакторов: Часть II». Fusion Engineering и дизайн. 13 (2): 239–246. CiteSeerX  10.1.1.465.5945. Дои:10.1016 / 0920-3796 (90) 90104-Е. ISSN  0920-3796.
• Холланд, Джейсон П .; Sheh, Yiauchung; Льюис, Джейсон С. (2009). «Стандартизированные методы производства циркония-89 с высокой удельной активностью». Ядерная медицина и биология. 36 (7): 729–739. Дои:10.1016 / j.nucmedbio.2009.05.007. ISSN  0969-8051. ЧВК  2827875. PMID  19720285.
• Маккарти, Дебора В .; Шефер, Рут Э .; Клинковштейн, Роберт Э .; Басс, Лаура А .; Margeneau, William H .; Катлер, Кэти С .; Андерсон, Кэролайн Дж .; Уэлч, Майкл Дж. (1997). «Эффективное производство с высокой удельной активностью. ⁶⁴Cu с помощью биомедицинского циклотрона ». Ядерная медицина и биология. 24 (1): 35–43. Дои:10.1016 / S0969-8051 (96) 00157-6. ISSN  0969-8051. PMID  9080473.