HÓA DƯỢC PHÓNG XẠ 1

HÓA DƯỢC PHÓNG XẠNỘI DUNG HDPX : LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA PHÓNG XẠ DƯỢC PHÓNG XẠHow They Were DiscoveredRöntgen phát hiện ra tia mới trong khi làm việc với một ống cathode trong phòng thí nghiệm của ông : Đó là một bóng đèn thủy tinh Chân không, có điện cực dương và âm bên trong.Nối một điện áp cao giữa 2 cực Thấy phát ra một ánh sáng huỳnh quang: Ông gọi là Xray Để quan sát thêm các tia ông đặt một màn hình ở mặt trước của ống. Ông bắt đầu đặt các đối tượng khác nhau giữa màn hình và ống phát ra tia X.Ông phát hiện ra rằng các tia hay ánh sáng vô hình đi xuyên qua mảnh giấy màu đen và tấm mỏng bằng nhôm và đồng, nhưng mà ánh sáng không đi qua khối chì và xương của ông, và thay vào đó là hình ảnh của chúng trên màn hình

HÓA DƯỢC PHÓNG XẠ

*****

PGS TS TRẦN XUÂN TRƯỜNG

ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

Phát hiện tia X

Wilhelm Röntgen –Roentgen-( Deutsch ): ca 18

95

How They Were Discovered

Röntgen phát hiện ra tia mớ

i trong khi làm việc với mộ

t ống cathode trong phòn

g thí nghiệm của ông :

Đó là một bóng đèn thủ

y tinh Chân không , có điệ

n cực dương và âm bên tr

ong Nối một điện áp cao g

iữa 2 cực Thấy phát ra mộ

t ánh sáng huỳnh quang :

Ông gọi là X-ray

Brief Background

• - Tĩa X (X-Ray ) đầu tiên được phát hiện t

nh cờ bởi Wilhelm Conrad Röntgen vào

năm 1895.

• - X-Ray là sóng năng lượng điện từ có b

ước sóng ngắn hơn ánh sáng bình thườ

ng nên không nhìn thấy.

• -Ông đã phát hiện ra tia vô hình mới này

có thể xuyên qua hầu hết các tổ chức củ

a cơ thể nhưng bị cản lại ở mô xương v

à các kim loại.

• -Trong vòng một năm sau, nhiều nhà kh

oa học đã thử nghiệm sử dụng tia Röntg

en thành công trong lâm sàng

• - Năm 1901 Röntgen đoạt giải Nobel vật

lí đầu tiên

How Were They Discovered

This is a representation of the lead block

• Ông phát hiện ra rằng các tia hay "á

nh sáng vô hình" đi xuyên qua mản

h giấy màu đen và tấm mỏng bằng

nhôm và đồng, nhưng mà ánh sán

g không đi qua khối chì và xương

của ông, và thay vào đó là hình ảnh

của chúng trên màn hình

Pb(Chi)

Antoine Henri Becquerel (1852-1908)

1896 phát hiện ra Uranium phóng xạ

Antoine Henry Becquerel

First image of potassium uranyldisulfate on 24 February 1896 was the discovery of

natural radioactivity

Phát hiện ra Radium & Polonium(1898)

Marie Curie ca 1920 Inset:

Pierre Curie (Marie's favorite picture of her husband)

Pierre Curie (1859-1906) Marie Curie (1867-1934 )

Pierre Curie (1859-1906)

Marie Curie

Khi Curies phát hiện ra Radium,Từ đó đã bắt đầu

của Kỷ nguyên Hạt nhân….

( nuclear age)

1898 Polonium Radium

1903 Nobel Prize together with Pierre and H.Bequerel

1911 Nobel Prize alone

1898 Pierre started to join Marie in the study of the mysterious rays In July that year they reported the discovery of Polonium

(210Po) and in December they announced the discovery of the

Radium (226Ra)

Marie and Pierre Curie with their

*Irene Joliot-Curie ( 1897 -   1956 ) the

daughter of Pierre and Marie :Điều chế

radiation)   Giải Nobel  về Hóa học(1935)

The Joliot-Curies in the 1940s (Jean

Frédéric Joliot-Curie )(19.3.1900 –  14 8.1958) 

James Chadwick discovered the neutron in 1932 while working at Cavendish Laboratory

Jean Frédéric Joliot-Curie (Chồng Irene Joliot-Curie)

Frédéric Joliot-Curie

Phát hi n ra Neutron ê trong phân hạch

The French physicist Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-1958) discovered artificial radioactivity and the emission of neutrons in nuclear

fission.

Ernest Rutherford in his Laboratory at McGill University ca 1903

University ca 1903

Lise Meitner, người Ao ( 1878-1968)     Phát hi n ra phản ứng ê phân hạch   1939  

• The beginning of Nuclear Medicine in 1902

by Pierre Curie and his wife Marie

Sklodowska Curie.

more radio activity than others.

( Đã phát hiện ra chất có HTPX hơn các chất khác )

radium and polonium

HHHN

Part 0 Introduction to

Nuclear Medicine

* Hevesy G & Paneth F Die Lösligkeit des Bleisulfids und Bleichromats

Z Anorg Chem 82, 323, 1913.

( 1913 NC Hòa tan muối chì)

* Hevesy G III The absorption and translocation of lead by plants.

Biochem J, 17, 439, 1923.

(Hấp thu và chuyển vận Pt trong cây)

* Chiewitz O & de Hevesy G Radioactive indicators in the study

of phosphorous metabolism in rats.

Nature 136, 754, 1935.

( NC Chuyển hóa P trong chuột)

GEORGE DE HEVESY

1885-1966

vì công trình đầu tiên sử dụng isotopes làm Hợp chất đánh dấu thành công Winner of Atom for

Peace Award 1959

I didn't like it last

week-why should

I like it this week

Using radioactive material

he proved two things:

- The landlady was indeed

"recycling" leftovers from their plates!

- More importantly, that small amounts of radioactive

materials could be used to

"trace" the fate of a substance

in a system

I didn't like it last

week-why should

I like it this week

The First Practical Application of Radioisotopes

George de Hevesy & his landlady:

in a system

Using radioactive material

he proved two things:

- The landlady was indeed

"recycling" leftovers from their plates!

- More importantly, that small amounts of radioactive

materials could be used to

"trace" the fate of a substance

in a system

I didn't like it last week-why should

I like it this week

Radiography và YHHN ghi hình

Rectilinear Scanner(Máy quét thẳng)

Hóa phóng xạ ( Radiochemistry)

Nuclide (Hạt nhân) là Hạt nhân nguyên tử , bao gồm số khối A và Z.

• Radionuclide (Hạt nhân phóng xạ)- Là hạt nhân không bền , co N # P ,hạt nhân

2 hạt nhân PX đồng phân

2 hạt nhân PX đồng khối

Các danh từ

• Nucleus : Hạt nhân của nguyên tử.

• Nuclide : Chỉ một hạt nhân nguyên tử

cụ thể

• Nucleons : Các hạt trong hạt nhân ( như neutrons và protons)

Solid Sphere Model or

Billiard Ball Model

proposed by John Dalton

Plum Pudding Model or

Raisin Bun Model

proposed by Neils Bohr

Electron Cloud Model or

Quantum Mechanical Model proposed by Louis de Broglie

& Erwin Schrodinger

Lịch sử phát hiện Cấu tạo Nguyên tử

GALACTIC COSMIC RADIATION (GCR))

(Protons to Iron Nuclei)

SOUTH ATLANTIC ANOMALY

The Space  Radiation  Environment

SOLAR PARTICLE EVENT

(Protons to Iron Nuclei)

James Van Allen (1914 – 2006) American space scientist 

The Bohr’s atomic model

Theo thuyết Cơ học lượng tử (Quantum Mechanical Model), proposed by Louis de Broglie and Erwin Schrodinger , the Electron Cloud(Đấm mây điện tử) has been postulated

-Neutrons were discovered by James Chadwick

Quỹ đạo các Điện tử quay quanh hạt nhân

(Rutherford (1871 – 1937))

Rutherford

o This nucleus is made up of

particles called protons, which

have a positive charge

- Hạt nhân chỉ có Proton tích điên

Niels Bohr - 1913 mẫu quỹ đạo

(Born in Denmark 1885-1962)

• Student of Rutherford

Erwin Schrödinger, 1925

Quantum Mechanical Model (cơ học lượng tử) of the Atom

Các Đám mây điện tử quay quanh hạt nhân

*Schrödinger (1923) – electron cloud

• Có tính chất hạt – Không có gì trong đó

• Rất nhẹ khoảng 1/2000 Kối Lượng proton

• Tích điện âm : – 1

• Electrons chiếm hầu hết không gian của nguyên tử

(Giống như mặt trăng quanh trái đất và hệ Mặt trời )

• Hầu như không có khối lượng của nguyên tử

• Tất cả các tính chất hóa học do các điện tử của các nguyên

tử khác nhau tương tác với nhau

Điện tử (Electrons)

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

• Cấu trúc hạt nhân :

– protons and neutrons = nucleons

– Z protons with a positive electric charge

(1.6 10 -19 C)

– neutrons with no charge (neutral)

– number of nucleons = mass number A

• Cấu trúc ngoài hạt nhân :

– Z electrons (Là các hạt nhẹ có tích điện )

• Tương đương như proton nhưng mang điện âm

Particle Symbol Mass Energy Charge (kg) (MeV)

Proton p 1.672*10-27 938.2 +Neutron n 1.675*10 -27 939.2 0Electron e 0.911*10 -30 0.511 -

Xác định một đồng vị

Độ dài liên kết hóa học ( Bond Length)

• Là khoảng cách giữa hai hạt nhân cuả hai nguyên t

ử tạo liên kết.

Atomic Orbitals Molecules

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ THEO

CƠ HỌC LƯỢNG TỬ

Minh họa cấu tạo của H 2 O

Điện tử dùng chung giữa Oxy và Hydro

HOẠT TÍNH PHÓNG XẠ (Radioactivity)

• Định nghĩa HTPX: Là tính chất(Property)

của các hạt nhân không bền phát ra các tia phóng xạ để Chuyển đổi (transition) thành hạt nhân bền

• Các HN nguyên tử không bền do tỷ lệ N/P

khác 1 nên N chuyển thành P hoặc ngược l

ại do đó phát ra các tia phóng xạ.

• Radionuclides phân rã thành các nuclide k

hác nhau để cuối cùng có N=P là hạt nhân b

ền

Part 2: Radiation Physics 56

Parent-Daughter Decay

) e

e (

A B(t)

e A

= A(t)

t t

1 2

2 0

t 1

0

Quá trình Chuyển đổi (transition)

Ionizing Radiation alpha particle

beta particle

Radioactive Atom

X-ray

gamma ray

9/28/18 61

Radioactivity :Hoạt tính PX

• Các nguyên tử có quá nhiều Neutron or prot

ons là không bền và phát ra năng lượng để

• Các nguyên tử này gọi là nguyên tử phóng x

ạ Quá trình chuyển đổi radioactive decay(P

hân rã phóng xạ) Không gọi là phân hủy(disi

ntegration )

9/28/18 62

Đơn vị)

• Beta and gamma ra

diation about equal

Old units still in use:

Radiation Exposure Units

• International Unit

– coulomb per kilogram (C/kg)

• U.S Unit

– roentgen (R)

• defined only for measurement in air

• applies only to x and gamma rays up to energies of a bout 3 MeV

– 1 R = 2.58 x 10-4 C/kg – 1 mR = 0.258 C/kg

– 1 µR = 258 C/kg

Harold Gray

Absorbed dose , D , is

the mean energy imparted

by ionizing radiation to

matter per unit mass.

SI unit = joule per kg (J/kg)

or gray (Gy).

In diagnostic radiology,

KERMA and D are equal.

Liều hấp thụ trung bình trong tổ chức

hay cơ quan : D

D là năng lượng tích tụ trong tổ chức hay cơ quan do liều chiếu cung cấp.

Radiation Effective Dose Units

Radiation Effective Dose Units

• Effective dose is used to represent “how good” the absorbed dose of radiation might be at pro

eness or quality of the radiation.

ng the sensitivity of the tissue to the radiation – so it also accounts for how the tissue might r eact.

Rolph Sievert

Equivalent dose (Unit =

sievert, Sv )

Compares the biological effects for

different types of radiation, X-rays,

Ɣ-rays, electrons, neutrons, protons,

α-particles etc

For X-rays, Ɣ-rays, electrons :

absorbed dose and equivalent dose

have the same value Gy = Sv.

TÓM TẮT:

- Năng lượng tải đi bằng các hạt (particle)  hay 



hoặc các tia (ray) x hay 

 - Các ĐVPX: HTPX là Ci,Bq

 .Liều chiếu: Sv,R

.Liều Hấp th ụ: Rem,Rad, G

y

Types of Nuclear Decay

α

42



01-

01

- e,



 ,

0 0

From: http://www.physics.isu.edu/radinf/properties.htm

Khả năng xuyên qua cơ thể người

Bản chất tia alpha

beta âm

Bản chất tia Gamma

Non-Ionizing Radiation from High to Low Frequency

(Phóng xạ không ion hóa và ion hóa)

TƯƠNG TÁC CỦA CÁC LOẠI TIA PHÓNG XẠ VỚI VẬT CHẤT

Có 5 loại tương tác :

-Hiệu ứng quang điện (Photoelectric Effect)

Rất quan trọng trong X quang chẩn đoán

- Tán xạ Compton (Compton Scattering hay Compton Effect)

Rất quan trọng trong X quang chẩn đoán

-Tán xạ kết hợp ( Coherent Scatter)

Không quan trọng trong ghi hình phóng xạ chẩn đoán hoặc điều trị

- Tán xạ Tạo cặp (Pair Production)

Rất quan trọng trong ghi hình điều trị

-Photodisintegration (phân huỷ photon)

Rất quan trọng trong ghi hình điều trị

1.Tương tác của các tia X và tia gamma ( Các Photon hay các Lượng tử) với vật chất

Hiệu ứng quang điện

H ình minh họa Các photon đặc trưng (TiaXđặc trưng)

Hiệu ứng Compton (hay tán xạ Compton –Compton Scattering)

- Tán xạ kết hợp (Coherent Scatter)

Classical(Coherent) Scattering

-Tán xạ tạo cặp (Pair Production)

-Phân hủy Photon

(Photodisintegration )

Xảy ra ở mức trên 10 MeV

PHÂN HỦY PHOTON : Để trở nên ổn định, làm hạt nhân phát ra negatrons, proton, hạt alpha, cụm của các mảnh vỡ, hoặc tia

gamma

Các photon năng lượng cao được tìm thấy trong xạ trị

Tương t ác của các tia phóng xạ hạt với vật chất

- Các hạt alpha ion hóa bằng cách thu hút một electron từ một nguyên tử

-Các hạt beta ion hóa bằng việc đẩy lui một electron từ một nguyên tử

Ion hóa gián tiếp vào ADN

BÀI 1: HÓA PHÓNG XẠ

I Các phương pháp điều chế hạt nhân phóng xạ (HNPX):

1 Điều chế từ tự nhiên: làm giàu từ “quặng”

- 1896, Becquerel: Uran phóng xạ từ “quặng”.

- 1898, Marie Curie: Radium phóng xạ từ “quặng”

2 Điều chế nhân tạo:

2.1 Điều chế từ lò phản ứng hạt nhân:

- Lấy từ “tro” của lò phản ứng

A B

C D E F

Phản ứng phân hạch hạt nhân

The Fission Chain Reaction