Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2 trang bị cho người học những nội dung cơ bản về điện từ và quang học. Thông qua phần này, người học có thể nắm bắt được những kiến thức như: Tĩnh điện, dòng điện không đổi, từ trường dòng điện không đổi, cảm ứng điện từ, dao động điện từ, sóng điện từ,... Mời các bạn cùng tham khảo.
PHҪN THӬ BA: ĈIӊN TӮ CHѬѪNG TƬNH ĈIӊN KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU 1.1 Sӵ nhiӉm ÿiӋn cӑ sát: Tӯ thӃ kӹ VI trѭӟc công nguyên ngѭӡi ta ÿã nhұn thҩy ÿem cӑ sát thuӹ tinh, êbônit mӝt sӕ vұt khác vào len dҥ, thuӹ tinh, êbơnit có khҧ hút vұt nhҽ nhѭ giҩy vөn, lơng chim HiӋn tѭӧng ÿó gӑi hiӋn tѭӧng nhiӉm ÿiӋn cӑ sát Thuӹ tinh, êbônit ÿѭӧc gӑi vұt nhiӉm ÿiӋn Qua sӵ nhiӉm ÿiӋn cӑ sát ngѭӡi ta thҩy chӍ xuҩt hiӋn loҥi ÿiӋn tích: - Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn giӕng nhѭ ӣ thuӹ tinh cӑ sát vào len dҥ gӑi ÿiӋn tích dѭѫng (+) - Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn nhѭ ӣ êbơnit cӑ sát vào len dҥ gӑi ÿiӋn tích âm (-) Qua thӵc nghiӋm cịn thҩy loҥi ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: hai ÿiӋn tích dҩu ÿҭy nhau, khác dҩu hút 1.2 Sѫ lѭӧc vӅ thuyӃt ÿiӋn tӱ: Qua nhiӅu thí nghiӋm nhà bác hӑc ÿã ÿi ÿӃn kӃt luұn: - ĈiӋn tích mӝt vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ có cҩu tҥo gián ÿoҥn, ln ln bҵng mӝt sӕ ngun lҫn cӫa mӝt ÿiӋn lѭӧng nhӓ nhҩt gӑi ÿiӋn tích nguyên tӕ: ÿiӋn tích ngun tӕ có giá trӏ q = 1,6.10-19 C Các hҥt mang ÿiӋn tích nguyên tӕ có electron mang ÿiӋn tích ngun tӕ âm, proton mang ÿiӋn tích nguyên tӕ dѭѫng: Proton ÿiӋn tӱ (electron) ÿӅu có thành phҫn cҩu tҥo nguyên tӱ cӫa mӑi chҩt Proton nҵm ӣ hҥt nhân nguyên tӱ, ÿiӋn tӱ chuyӇn ÿӝng xung quanh hҥt nhân Ӣ trҥng thái bình thѭӡng sӕ proton ÿiӋn tӱ cӫa mӝt nguyên tӱ luôn bҵng (bҵng sӕ thӭ tӵ Z cӫa ngun tӕ bҧng tuҫn hồn Mendeleep), ta nói ngun tӱ trung hồ vӅ ÿiӋn NӃu lý ÿó nguyên tӱ mҩt, thu thêm ÿiӋn tӱ sӁ trӣ thành mӝt phҫn tӱ mang ÿiӋn NӃu mҩt ÿiӋn tӱ nguyên tӱ sӁ mang ÿiӋn dѭѫng gӧi ion (+), nӃu thu thêm ÿiӋn tӱ nguyên tӱ trӣ thành mang ÿiӋn âm gӧi ion (-) Hӑc thuyӃt cӭ vào chuyӇn ÿӝng cӫa ÿiӋn tӱ ÿӇ giҧi thích hiӋn tѭӧng vӅ ÿiӋn gӑi thuyӃt ÿiӋn tӱ 84 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org 1.3 Ĉӏnh luұt bҧo tồn ÿiӋn tích: Các hiӋn tѭӧng vӅ ÿiӋn luôn tuân theo ÿӏnh luұt bҧo tồn ÿiӋn tích: Các ÿi͏n tích khơng th͋ t nhiên sinh ra, cNJng khơng t bi͇n m̭t, ch͑ có th͋ truy͉n tͳ v̵t sang v̵t khác ho̿c ph͛n sang ph̯n khác cͯa v̵t Nói mӝt cách khác: T͝ng ÿ̩i s͙ ÿi͏n tích m͡t h͏ l̵p khơng ÿ͝i Thí dө: Khi cӑ sát thuӹ tinh vào len dҥ nӃu thuӹ tinh mang ÿiӋn dѭѫng ÿiӋn tӱ tӯ thuӹ tinh ÿã mҩt ÿi, có nghƭa phҧi chuyӇn sang len dҥ, ÿó len dҥ phҧi mang ÿiӋn âm Ĉӝ lӟn ÿiӋn tích hai vұt ln ln bҵng nӃu trѭӟc ÿó hai vұt ÿӅu chѭa mang ÿiӋn 1.4 Vұt dүn ÿiӋn, vұt cách ÿiӋn 1.4.1 V̵t d̳n ÿi͏n: Là nhӳng vұt mà ÿiӋn tích có thӇ chuyӇn ÿӝng tӵ tồn bӝ thӇ tích cӫa vұt Thí dө nhѭ kim loҥi, dung dӏch ÿiӋn phân, chҩt khí ÿã bӏ ion hố, cѫ thӇ sӕng 4.2 V̵t cách ÿi͏n (ÿi͏n môi) Là vұt mà ÿiӋn tích khơng thӇ chuyӇn ÿӝng tӯ ÿiӇm ÿӃn ÿiӇm cӫa vұt (khơng có ÿiӋn tích tӵ do) Thí dө: Thuӹ tinh, êbơnit, cao su, gӛ, khơng khí khơ Chú ý: Sӵ phân chia vұt dүn ÿiӋn cách ÿiӋn chӍ có tính chҩt quy ѭӟc Thӵc vұy nhӳng ÿiӅu kiӋn nhҩt ÿӏnh vұt cNJng có thӇ dүn ÿiӋn ÿѭӧc, chúng chӍ khác ÿӝ dүn ÿiӋn nhiӅu hay Khi thay ÿәi ÿiӅu kiӋn tính dүn ÿiӋn thay ÿәi Thí dө: thӫy tinh ӣ ÿiӅu kiӋn bình thѭӡng dүn ÿiӋn rҩt yӃu (không dүn ÿiӋn) nhѭng ӣ nhiӋt ÿӝ cao có thӇ dүn ÿiӋn Ngồi có mӝt nhóm chҩt có tính chҩt dүn ÿiӋn trung gian giӳa vұt dүn ÿiӋn ÿiӋn mơi Ĉó chҩt bán dүn Trong chѭѫng chӍ nghiên cӭu tѭѫng tác tính chҩt cӫa ÿiӋn tích ÿӭng yên (so vӟi hӋ quy chiӃu dùng ÿӇ nghiên cӭu ÿiӋn tích ÿó) ĈӎNH LUҰT CULÔNG (COULOMB) Nhѭ ta ÿã biӃt ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: dҩu ÿҭy nhau, khác dҩu hút Tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿӭng yên gӑi tѭѫng tác tƭnh ÿiӋn (hay tѭѫng tác Cu lông) 1875 Cu lông, nhà bác hӑc ngѭӡi Pháp bҵng thӵc nghiӋm ÿã xác ÿӏnh ÿѭӧc lӵc tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿiӇm 2.1 ĈiӋn tích ÿiӇm: Là nhӳng vұt mang ÿiӋn có kích thѭӟc nhӓ không ÿáng kӇ so vӟi khoҧng cách tӯ ÿiӇm ÿó ÿӃn nhӳng ÿiӇm hoһc nhӳng vұt mang ÿiӋn khác mà ta ÿang khҧo sát Nhѭ vұy khái niӋm ÿiӋn tích ÿiӇm chӍ có tính chҩt tѭѫng ÿӕi, tѭѫng tӵ nhѭ khái niӋm chҩt ÿiӇm cѫ hӑc 85 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org 2.2 Ĉӏnh luұt Cu lông chân không Giҧ sӱ có hai ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2 ÿҥt chân không cách mӝt khoҧng r Ĉӏnh luұt Cu lông phát biӇu nhѭ sau: Lc t˱˯ng tác giӳa hai ÿi͏n tích ÿi͋m có ph˱˯ng n̹m ÿ˱ͥng th̻ng k͇, hai ÿi͏n tích, có chi͉u: ÿi͏n tích ḓu ÿ̱y nhau, ÿi͏n tích khác ḓu hút (Hình 1.1) Có ÿ͡ lͣn tͽ l͏ thu̵n vͣi tích s͙ ÿ͡ lͣn cͯa hai ÿi͏n tích, tͽ l͏ ngh͓ch vͣi bình ph˱˯ng kho̫ng cách giͷa hai ÿi͏n tích ÿó VӅ mһt ÿӝ lӟn ta có: Trong ÿó K hӋ sӕ tӹ lӋ Trong hӋ SI: K 4SH ÿѭӧc gӑi hҵng sӕ ÿiӋn, có giá trӏ Z0 = 8,86.10-12 (N-1, C2m-2) K = 9.109 (N.C2m-2) & Ta có thӇ biӇu diӉn ÿӏnh luұt Cu lơng dѭӟi dҥng véc tѫ nhѭ sau: Kҿ véc tѫ r gӕc q1 ngӑn q2 thì: 2.3 Ĉӏnh luұt Cu lơng môi trѭӡng Thӵc nghiӋm cNJng chӭng tӓ nӃu hai ÿiӋn tích ÿiӇm ÿһt chҩt ÿiӋn mơi có khoҧng cách nhѭ chúng ÿһt chân khơng lӵc tѭѫng tác sӁ giҧm ÿi H lҫn Công thӭc (1) sӁ là: Trong ÿó H ÿѭӧc gӑi hҵng sӕ ÿiӋn môi phө thuӝc vào bҧn chҩt cӫa ÿiӋn mơi, nhiӋt ÿӝ Thí dө: Trong chân khơng H = Khơng khí: H = 1,006 | Nѭӟc H = 81 Chú ý: Ĉӏnh luұt Cu lông mӟi chӍ cho ta xét tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿiӇm Tuy nhiên nӃu áp dөng nguyên lý tәng hӧp lӵc cѫ hӑc ta có thӇ xét tѭѫng tác giӳa hai vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ Thұt vұy, 86 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org - NӃu hӋ gӗm nhiӅu ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2,… qn Phân bӕ gián ÿoҥn không gian mӝt ÿiӋn tích ÿҥt khơng gian ÿó Ta xét tѭѫng tác tӯng hӋ ÿiӋn tích q1 q0; q2 q0 … qn q0 ta sӁ có: - NӃu vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ Ta có thӇ chia vұt thành vô sӕ phҫn mang ÿiӋn rҩt nhӓ hӧp thành, mӛi phҫn nhѭ thӃ coi nhѭ ÿiӋn tích ÿiӇm - Dӵa vào phѭѫng pháp tính tốn ÿây ngѭӡi ta chӭng minh ÿѭӧc tѭѫng tác giӳa hai quҧ cҫu mang ÿiӋn ÿӅu có có thӇ xác ÿӏnh bҵng ÿӏnh luұt Cu lơng song phҧi coi ÿiӋn tích cӫa mӛi quҧ cҫu nhѭ mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm nҵm ӣ tâm quҧ cҫu ÿó ĈIӊN TRѬӠNG CӪA CÁC ĈIÊN TÍCH ĈIӆM 3.1 Khái niӋm vӅ ÿiӋn trѭӡng Ta ÿã biӃt ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi cҧ chúng ÿһt chân khơng Ӣ ÿây có thӇ ÿһt nhiӅu câu hӓi: Lӵc tѭѫng tác ÿó truyӅn ÿi nhѭ thӃ nào? Có cҫn mơi trѭӡng xung quanh khơng? Khi chӍ có mӝt ÿiӋn tích mơi trѭӡng xung quanh có thay ÿәi? ĈӇ trҧ lӡi câu hӓi trình phát triӇn cӫa vұt lý hӑc ÿã có hai giҧ thuyӃt ÿӕi lұp nhau: ThuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn Theo thuyӃt tác dөng xa, ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi khơng cҫn mӝt mơi trѭӡng trung gian mà ÿѭӧc truyӅn tӯ ÿiӋn tích ÿӃn ÿiӋn tích mӝt cách tӭc thӡi vӟi vұn tӕc vô lӟn CNJng theo thuyӃt nӃu chӍ có mӝt ÿiӋn tích mơi trѭӡng xung quanh ÿiӋn tích ÿó khơng biӃn ÿәi Thӯa nhұn thuyӃt tѭѫng tác (tӭc truyӅn vұn ÿӝng) không cҫn thông qua vұt chҩt, thuyӃt tác dөng xa ÿã thӯa nhұn có vұn ÿӝng phi vұt chҩt ÿó thuyӃt ÿã bӏ bác bӓ Trái vӟi thuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn cho rҵng xung quanh mӛi ÿiӋn tích có xuҩt hiӋn mӝt dҥng vұt chҩt "ÿһc biӋt" gӑi ÿiӋn trѭӡng Nhӡ ÿiӋn trѭӡng ÿiӋn tích mӟi tѭѫng tác ÿѭӧc vӟi nhau, vұn tӕc truyӅn phҧi hӳu hҥn Mӝt tính chҩt cѫ bҧn cӫa ÿiӋn trѭӡng ÿһt mӝt ÿiӋn tích ÿiӋn trѭӡng ÿӅu bӏ ÿiӋn trѭӡng tác dөng lӵc Khoa hӑc hiӋn ÿҥi ÿã chӭng minh thuyӃt tác dөng gҫn ÿúng Vұy xung quanh ÿiӋn tích ÿӭng yên xuҩt hiӋn mӝt ÿiӋn trѭӡng ĈiӋn trѭӡng mӝt dҥng cӫa vұt chҩt 87 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org 3.2.Véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng 3.2.1 Ĉ͓nh nghƭa Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích ÿһt tҥi mӝt ÿiӇm ÿiӋn trѭӡng ĈiӋn tích rҩt nhӓ ÿӇ khơng làm thay ÿәi ÿiӋn trѭӡng mà ta ÿang xét, ÿiӋn tích q0 ÿѭӧc gӑi ÿiӋn tích thӱ (q0 > 0) Thӵc nghiӋm chӭng tӓ: & ÿӕi vӟi mӝt ÿiӇm xác ÿӏnh E ÿѭӧc gӑi véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng Vұy: Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng t̩i m͡t ÿi͋m m͡t ÿ̩i l˱ͫng véc t˯ có giá tr͓ b̹ng lc cͯa ÿi͏n tr˱ͥng tác dͭng lên m͡t ÿ˯n v͓ ÿi͏n tích d˱˯ng ÿ̿t t̩i ÿó Vì vұy véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ phѭѫng diӋn tác dөng lӵc & Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa E (V.m-1) 3.2.2 Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng gây bͧi m͡t ÿi͏n tích ÿi͋m: Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm q Xung quanh q có mӝt ÿiӋn trѭӡng Tҥi mӝt ÿiӇm M cách q mӝt khoҧng r nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích qui Theo ÿӏnh luұt Cu lông lӵc tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng q lên q0 là: & & & Rõ ràng: q > E chiӅu r q < E & ngѭӧc chiӅu r 3.2.3 Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng h͏ ÿi͏n tích ÿi͋m Giҧ sӱ có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2, … qn Tҥi mӝt ÿiӇm M ÿiӋn trѭӡng hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm gây nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích thӱ q0 88 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org BiӇu thӭc (6) ÿѭӧc gӑi nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng 3.3 Lѭӥng cӵc ÿiӋn 3.3.1 Ĉ͓nh nghƭa: L˱ͩng cc ÿi͏n h͏ hai ÿi͏n tích ÿi͋m có ÿi͏n tích b̹ng trái ḓu (+q, -q) cách m͡t kho̫ng r̭t nh͗ so vͣi kho̫ng cách tͳ l˱ͩng cc ÿi͏n tͣi ÿi͋m ÿang xét ĈӇ ÿһc trѭng cho lѭӥng cӵc ÿiӋn ngѭӡi ta dùng mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý gӑi mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn, ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa: Ĉѭӡng thҷng nӕi giӳa q -q ÿѭӧc gӑi trөc lѭӥng cӵc ÿiӋn 3.3.2.Ĉi͏n tr˱ͥng l˱ͩng cc ÿi͏n gây ra: & Trong ÿó: q: ÿӝ lӟn cӫa mӛi ÿiӋn tích l : ÿѭӧc kӇ tӯ - q ÿӃn +q ĈӇ ÿѫn giҧn ta chӍ xét cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng lѭӥng cӵc ÿiӋn gây tҥi nhӳng ÿiӇm nҵm ÿѭӡng trung trӵc cӫa 1, cách mӝt khoҧng r > > Theo nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng ta có: VӅ ÿӝ lӟn: & & & E có phѭѫng song song l , có chiӅu ngѭӧc chiӅu vӟi l 89 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org 3.3.3 L˱ͩng cc ÿi͏n ÿi͏n tr˱ͥng Giҧ sӱ có mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn ÿһt ÿiӋn & trѭӡng ÿӅu véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E làm vӟi Pe mӝt góc D Các ÿiӋn tích q q- sӁ chӏu mӝt lӵc tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng: & & F F làm thành mӝt ngүu lӵc có mơ men ngүu lӵc & Dѭӟi tác dөng cӫa M lѭӥng cӵc ÿiӋn sӁ bӏ quay cho Pe trùng vӟi phѭѫng cӫa & & E tҥi ÿó M = 0, lѭӥng cӵc ÿiӋn ӣ trҥng thái cân bҵng * Chú ý: Trҥng thái cân bҵng cӫa lѭӥng cӵc ÿiӋn phө thuӝc vào chuyӇn ÿӝng nhiӋt cӫa phҫn tӱ lѭӥng cӵc - NӃu lѭӥngcӵc khơng vӳng chҳc q trình quay, có thӇ bӏ biӃn dҥng x Ӭng dөng thӵc tӃ: nҩu nѭӟng bҵng lị vi sóng Mӝt phҫn tӱ nѭӟc (H2O) mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn Oxy nguyên tӱ hydro liên kӃt vӟi không nҵm mӝt ÿѭӡng thҷng mà tҥo thành mӝt góc chӯng 1050 (Hình 13.6) KӃt quҧ phҫn tӱ nѭӟc có hai phía xác ÿӏnh, phía oxy phía hydro Ngồi 10 ÿiӋn tӱ phân tӱ nѭӟc có xu hѭӟng ӣ gҫn hҥt nhân oxy hѫn gҫn hҥt nhân hydro ĈiӅu ÿó làm cho phân tӱ nѭӟc tҥo thành mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn, phía dѭѫng hydro, phía âm oxy Trong nѭӟc, phân tӱ có thӇ chuyӇn ÿӝng tѭѫng ÿӕi ĈiӋn trѭӡng mӛi lѭӥng cӵc ÿiӋn sinh ҧnh hѭӣng ÿӃn lѭӥng cӵc ÿiӋn xung quanh KӃt quҧ phân tӱ nѭӟc có thӇ liên kӃt thành nhóm hoһc nhóm phân tӱ (Hình 1.6) (vì ÿҫu âm cӫa phҫn tӱ lѭӥng cӵc hút ÿҫu dѭѫng cӫa phҫn tӱ lѭӥng cӵc khác) Mӛi lҫn hình thành mӝt nhóm nhѭ vұy thӃ ÿiӋn ÿѭӧc chuyӇn 90 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org thành ÿӝng chuyӇn ÿӝng cӫa phҫn tӱ Và mӛi lҫn va chҥm mӝt nhóm tan rã lѭӧng lҥi chuyӇn theo chiӅu ngѭӧc lҥi NhiӋt ÿӝ cӫa nѭӟc khơng thay ÿәi trung bình sӵ chuyӇn ÿәi lѭӧng tәng cӝng bҵng khơng Khi lị vi sóng hoҥt ÿӝng, sóng micromet tҥo lị ÿiӋn trѭӡng xoay chiӅu (vӟi lị vi sóng phә biӃn hiӋn tҫn sӕ f- 1014Hz) NӃu lị có H2O phân tӱ lѭӥng cӵc nѭӟc quay tӟi, quay lui mӝt cách liên tөc ÿӇ ÿӏnh hѭӟng mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn theo ÿiӋn trѭӡng Các phân tӱ lѭӥng cӵc liên kӃt thành cһp có thӇ quay quanh mӛi liên kӃt chung, chúng có thӇ ÿӏnh hѭӟng theo ÿiӋn trѭӡng Tuy nhiên liên kӃt nhóm nhҩt mӝt phân tӱ bӏ gãy nhóm liên kӃt, lúc ÿó giҧi phóng lѭӧng dѭӟi dҥng nhiӋt, nѭӟc nóng lên Vұy lị vi sóng lѭӧng sóng ÿiӋn tӯ ÿã chuyӇn thành nhiӋt ĈIӊN THӂ, HIӊU ĈIӊN THӂ 4.1 Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích +q Xung quanh q có mӝt ÿiӋn trѭӡng Ta tính cơng cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng làm dӏch chuyӇn tӯ A ÿӃn B theo mӝt ÿѭӡng bҩt Nh̵n xét: Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng khơng phө thuӝc vào hình dҥng ÿѭӡng ÿi, chӍ phө thuӝc vào vӏ trí ÿiӇm ÿҫu ÿiӇm cuӕi Vì vұy ÿiӋn trѭӡng cNJng mӝt trѭӡng thӃ lӵc ÿiӋn mӝt lӵc thӃ 4.2 ThӃ ÿiӋn tích ÿiӇm ÿiӋn trѭӡng Ta ÿã biӃt ÿӕi vӟi trѭӡng thӃ Áp dөng vào ÿiӋn trѭӡng: 91 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org T͝ng quát: ThӃ cӫa mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm ÿiӋn trѭӡng tҥi mӝt vӏ trí cách q mӝt khoҧng r là: C hҵng sӕ tuǤ ý chӑn Tuy nhiên thӵc tӃ ta khơng tính thӃ mà chӍ tính hiӋu thӃ năng, nên hҵng sӕ C ÿѫn giҧn ta chӑn bҵng Do ÿó: Vұy nӃu q q0 dҩu thӃ dѭѫng, q q0 khác dҩu thӃ âm 4.3 ĈiӋn thӃ NӃu ta dùng ÿҥi lѭӧng: Tӯ biӇu thӭc: Thì rõ ràng V khơng phө thuӝc vào q0, chӍ cịn phө thuӝc vào ÿiӋn tích q gây ÿiӋn trѭӡng r tính tӯ vӏ trí xét V ÿѭӧc gӑi ÿiӋn thӃ NӃu có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm: Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa ÿiӋn thӃ Vôn (V) 4.4 HiӋu ÿiӋn thӃ Vӟi khái niӋm hiӋu ÿiӋn thӃ cơng cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng có thӇ viӃt: Ĉҥi lѭӧng V1 -V2 ÿѭӧc gӑi hiӋu ÿiӋn thӃ giӳa hai ÿiӇm ÿiӋn rѭӡng, có giá trӏ bҵng cơng làm dӏch chuyӇn mӝt ÿѫn vӏ ÿiӋn tích dѭѫng giӳa hai ÿiӇm ÿó Do ÿó hiӋu ÿiӋn thӃ ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ khҧ sinh công Rõ ràng ÿiӋn thӃ hiӋu ÿiӋn thӃ ÿѫn vӏ ÿo (Vơn) 92 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org CHѬѪNG DỊNG ĈIӊN KHƠNG ĈӘI NHӲNG KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU 1.1 Ĉӏnh nghƭa dịng ÿiӋn: Trong mơi trѭӡng dүn ÿiӋn ÿiӋn tích tӵ luôn chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng ngồi ÿiӋn tích tӵ ÿó sӁ chuyӇn ÿӝng có hѭӟng: ÿiӋn tích dѭѫng chuyӇn ÿӝng chiӅu ÿiӋn trѭӡng, ÿiӋn tích âm chuyӇn ÿӝng ngѭӧc chiӅu ÿiӋn trѭӡng Dịng h̩t ÿi͏n tích chuy͋n ÿ͡ng có h˱ͣng d˱ͣi tác dͭng cͯa ÿi͏n tr˱ͥng g͕i dòng ÿi͏n Theo quy ѭӟc chiӅu cӫa dòng ÿiӋn chiӅu chuyӇn dӡi cӫa hҥt ÿiӋn tích dѭѫng ngѭӧc chiӅu vӟi chiӅu chuyӇn ÿӝng cӫa hҥt ÿiӋn tích âm 1.2 Bҧn chҩt dịng ÿiӋn mơi trѭӡng Bҧn chҩt dịng ÿiӋn mơi trѭӡng khác cNJng khác (Hình 2.1) Thӵc vұy nhѭ ta ÿã biӃt kim loҥi nguyên tӱ liên kӃt chһt chӁ vӟi tҥo thành mҥng tinh thӇ kim loҥi Các ion dѭѫng chӍ dao ÿӝng xung quanh nút mҥng, dòng ÿiӋn tӱ tӵ (electron tӵ do) chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn không gian giӳa nút mҥng Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng ÿiӋn tӱ tӵ chuyӇn ÿӝng tҥo dịng ÿiӋn (Hình 2.1.a) Trái lҥi chҩt ÿiӋn phân chѭa có ÿiӋn trѭӡng ngồi phân tӱ chҩt ÿiӋn phân tѭѫng tác vӟi ÿã tӵ phân ly thành ion dѭѫng, ion âm Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng ion chuyӇn ÿӝng tҥo dòng ÿiӋn (Hình 2.1.b) Khӕi lѭӧng m cӫa chҩt ÿѭӧc giҧi phóng ӣ ÿiӋn cӵc bình ÿiӋn phân ÿѭӧc tính theo công thӭc: m(g) A It F n Trong ÿó F mӝt hҵng sӕ gӑi sӕ Faraÿây: F = 96500C/mol, A khӕi lѭӧng mӝt nguyên tӱ cӫa chҩt thu ÿѭӧc ӣ ÿiӋn cӵc Ĉӕi vӟi chҩt khí ӣ trҥng thái bình thѭӡng phân tӱ khí hҫu nhѭ ÿӅu ӣ trҥng thái trung hồ vӅ ÿiӋn Tuy nhiên có kích thích bên ngồi phân tӱ khí có thӇ giҧi phóng ÿiӋn tӱ thành ion dѭѫng Các ÿiӋn tӱ ÿѭӧc giҧi phóng mӝt sӕ ӣ trҥng thái tӵ do, 93 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org Ngoài nhӳng ӭng dөng vào y sinh hӑc, ngѭӡi ta vұn dөng nguӗn chiӃu xҥ công nghiӋp, thuӹ văn, ÿӏa chҩt nhiӅu ngành khoa hӑc khác ÿӇ ÿҥt nhӳng mөc ÿích thiӃt thӵc VӅ viӋc ӭng dөng nguӗn chiӃu xҥ vào y sinh hӑc cҫn ý ÿӃn hai ÿiӇm lӟn sau ÿây: a Ngu͛n chi͇u x̩: Các nhà sinh hӑc thѭӡng dùng thiӃt bӏ chiӃu tia X hoһc tia gamma chun dөng có kích thѭӟc lӟn ÿһt cӕ ÿӏnh ÿӇ chiӃu ÿӕi tѭӧng có khӕi lѭӧng lӟn nhѭ lѭѫng thӵc thӵc phҭm, dөng cө y tӃ CNJng có nhӳng thiӃt bӏ thӵc nghiӋm nhӓ ÿӇ chiӃu ÿӕi tѭӧng có thӇ tích nhӓ ÿѭӧc ÿһt bên thiӃt bӏ chiӃu Trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp hãn hӳu nguӗn chiӃu xҥ có thӇ nguӗn phát nguӗn, alpha hoһc be ta Nguӗn chiӃu cә ÿiӇn máy phát tia X ĈiӅu ÿáng ý khҧ ÿâm xuyên cӫa tia X (năng lѭӧng cӫa tia) giá trӏ ÿiӋn thӃ giӳa hai cӵc cӫa bóng kӻ thuұt lӑc tia quyӃt ÿӏnh Các máy phát tia X cә ÿiӇn dùng y hӑc thѭӡng hoҥt ÿӝng dѭӟi ÿiӋn thӃ 150 - 300 KV VӅ sau máy có lѭӧng cao hѫn (ÿiӋn thӃ tӯ 2000 ÿӃn 580 KV) ÿѭӧc sҧn xuҩt HiӋn có máy phát tia X hoҥt ÿӝng ӣ ÿiӋn thӃ gҫn MV Các máy gia tӕc hҥt betҧton có thӇ tҥo nhӳng tia X có lѭӧng cao hѫn nӳa - Mӝt nguӗn xҥ gamma cә ÿiӇn ÿѭӧc dùng tӯ lâu (1917) ÿiӅu trӏ ung thѭ radium Raÿi có thӡi gian phân rã 1580 năm Do hiӃm giá thành ÿҳt nên nguӗn Ra thѭӡng chӍ có khӕi lѭӧng - g Nguӗn chiӃu bҵng Ra thѭӡng ÿѭӧc bӓ mӝt vӓ chì dày - 15 cm có khe cho tai gamma Ngѭӡi ta sӱ dөng tѭѫng tӵ nhѭ dùng mӝt bóng phát tia X Ra ÿѭӧc chӃ tҥo thành dҥng kim, ӕng nhӓ bӑc bҵng platin cҳm vào tә chӭc ung thѭ ӣ bàng quang, tӱ cung ÿӇ ÿiӅu trӏ Phѭѫng pháp cho phép chiӃu tia gamma liên tөc vào tә chӭc ung thѭ Sau mӝt liӅu lѭӧng nhҩt ÿӏnh kim ÿó ÿѭӧc lҩy Tӯ mҩy chөc năm nay, có lị phҧn ӭng ngun tӱ, ngѭӡi ta ÿa sҧn xuҩt ÿӗng vӏ phóng xҥ nhân tҥo ÿӇ thay thӃ cho nguӗn phát tia X nguӗn Ra Ĉó nguӗn cobal (60Co) Bӭc xҥ gamma phát tӯ 60Co Có lѭӧng 1,17 1,33 MeV Thơng thѭӡng nguӗn ÿó ÿѭӧc chӃ tҥo thành máy chuyên dөng Bҵng cách có thӇ có ÿѭӧc nhӳng nguӗn lӟn tѭѫng ÿѭѫng vӟi 400g Ra hoҥt ÿӝ lên ÿӃn hàng ngàn Ci Trong y hӑc ngѭӡi ta dùng nguӗn Co dѭӟi dҥng ӕng, kim, sӧi, hҥt ÿӇ ÿһt vào tә chӭc bӋnh nhѭ kim Ra Tuy nhiên thӡi gian bán rã ngҳn (5,3 năm) nên cӭ tháng mӝt lҫn phҧi hiӋu chӍnh sӕ liӋu tính liӅu lѭӧng cơng suҩt nguӗn chiӃu bӏ suy giҧm Do vұy phҧi tìm cách thay thӃ nguӗn 60Co bҵng nguӗn cesi - 137 (137Cs) Năng lѭӧng cӫa bӭc xҥ gamma phát tӯ Cs - 137 0,661 MeV (yӃu hѫn cӫa Co)' Thӡi gian phân rã khoҧng 27 năm nên hai năm mӝt lҫn mӟi phҧi hiӋu chӍnh bҧng tính liӅu lѭӧng Có thӇ sҧn xuҩt nguӗn chiӃu 137Cs ÿӃn hàng ngàn Ci Tuy 60 183 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org vұy khó ÿҥt ÿѭӧc nguӗn 137Cs Có hoҥt tính riêng cao nên kích thѭӟc nguӗn lӟn, gây mӝt sӕ trӣ ngҥi - Ĉã tӯ lâu máy gia tӕc cNJng ÿã ÿѭӧc sӱ dөng cҧ y hӑc Do hҥt vi mô máy ÿѭӧc gia tăng ÿӝng rҩt nhiӅu nên có thӇ gây nên nhӳng hiӋu ӭng sinh hӑc rҩt lӟn Trong y hӑc thѭӡng ÿùng máy gia tӕc tƭnh ÿiӋn Van de Graff Bêtatron Có thӇ dùng chùm ÿiӋn tӱ phát tӯ betatron ÿӇ tҥo bӭc xҥ hãm có lѭӧng cao Ngày có khҧ dùng chùm hҥt alpha, proton, ÿѫleri, nguӗn vào ÿiӅu trӏ bӋnh tiӃp tөc ÿѭӧc nghiên cӭu Các ÿӗng vӏ phóng xҥ phát tia gamma hoһc tia beta cӭng có thӇ dӉ áp sát vào tә chӭc bӋnh bҵng áp (applicatҿu) hoһc cho vào tұn mô bӋnh ÿӇ ÿiӅu trӏ Ĉó kƭ thuұt mӟi ÿӇ ÿiӅu trӏ bӋnh bҵng nguӗn phóng xҥ hӣ Ngày ÿã ÿiӅu trӏ rӝng rãi bӋnh cѭӡng giáp bҵng 131I bӋnh ÿa hӗng cҫu bҵng 32P Mӝt sӕ bӋnh ung thѭ máu di ung thѭ khác vào khoang bөng, khoang ngӵc cNJng ÿѭӧc ÿiӅu trӏ có kӃt quҧ bҵng 198 Au 32P ӣ dҥng keo b Mͭc ÿích chi͇u x̩: ViӋc áp dөng nguӗn chiӃu xҥ ngành có thӇ ÿҥt mӝt mөc ÿích lӟn sau ÿây: - Tiêu diӋt nҩm, mӕc, vi sinh vұt gây hҥi: Lѭѫng thӵc, thӵc phҭm có thӇ bӏ hѭ hӓng, phҭm chҩt thӡi gian cҩt giӳ, nhҩt ӣ vùng nhiӋt ÿӟi Nhìn chung sӵ hao hөt bҧo quҧn thѭӡng 5% có ÿӃn 60% Khơng phҧi lúc cNJng xӱ lí ÿѭӧc bҵng nhiӋt vӟi khӕi lѭӧng lӟn Dùng hố chҩt có khơng có kӃt quҧ có thӇ gây tác dөng xҩu cho ngѭӡi sӱ dөng lѭѫng thӵc, thӵc phҭm dӵ ChiӃu xҥ dӉ tiêu diӋt nҩm, mӕc, vi sinh vұt, sâu bӑ gây hѭ hӓng lѭѫng thӵc, thӵc phҭm Muӕn vұy phҧi dùng nhӳng liӅu rҩt lӟn Các nghiên cӭu cho thҩy liӅu 5.000 - 15.000 R có thӇ hҥn chӃ sӵ sinh trѭӣng cӫa sâu bӑ, liӅu 20.000 R có thӇ giӃt chӃt cҧ trӭng sâu LiӅu lѭӧng dùng trѭӟc hӃt phҧi phө thuӝc vào lồi vi khuҭn muӕn diӋt mơi trѭӡng chiӃu xҥ Vӟi nhӳng liӅu lӟn nhѭ vұy ngѭӡi ta phҧi quan tâm ÿӃn hұu quҧ xҧy sau chiӃu xҥ cho lѭѫng thӵc, thӵc phҭm LiӋu có sӵ phân huӹ làm giҧm chҩt lѭӧng dinh dѭӥng hoһc làm xuҩt hiӋn nhӳng chҩt ÿӝc hҥi mӟi chiӃu xҥ khơng? Qua nhiӅu lҫn thí nghiӋm, ngѭӡi ta thҩy vӟi liӅu 7.000 10.000 R có thӇ bҧo quҧn khoai tây lâu ngày không nҧy mҫm cNJng không gây hҥi cho sӭc khoҿ ngѭӡi sӱ dөng Khoai tây nҧy mҫm trình tәng hӧp acid nhân ӣ nhӳng ÿiӇm sinh trѭӣng ViӋc chiӃu xҥ có thӇ làm chұm trình tәng hӧp lҥi Ĉӕi vӟi trùng gây hҥi, ngồi viӋc tiêu diӋt bҧn thân trùng bҵng tia xҥ, ngѭӡi ta cịn muӕn tҥo nhӳng thuӝc tính di truyӅn bҩt lӧi gây vơ sinh cho côn trùng ÿӵc rӗi tung chúng vào môi trѭӡng chúng sinh sӕng Kӻ thuұt có nhiӅu lӧi ích vӟi liӅu khoҧng 8000R có thӇ ÿӵc mҩt khҧ sinh sҧn, tҥo nhӳng trӭng ung sau ÿó mӝt thӡi gian, tұp hӧp côn trùng bӏ diӋt vong Tӯ trѭӟc tӟi 184 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org thѭӡng khӱ trùng dөng cө y tӃ, chӍ khâu, thuӕc, vaccin bҵng hoá chҩt (thuӕc sát trùng, tҭy rӱa, cӗn ) nhiӋt (luӝc, hҩp, sҩy, ÿӕt, ) Các cách xӱ lý ÿó khơng phҧi lúc cNJng áp dөng ÿѭӧc có thӇ làm hѭ hӓng mӝt phҫn hoһc toàn bӝ sҧn phҭm Tӯ sau ÿҥi chiӃn thӃ giӟi thӭ ngѭӡi ta áp dөng rӝng rãi viӋc dùng bӭc xҥ ion hoá ÿӇ tiêu diӋt vi sinh vұt ӣ sҧn phҭm y tӃ ÿã nêu ӣ Ngày nhiӅu loҥi thuӕc, găng phүu thuұt, dөng cө tiêm truyӅn, dөng cө phүu thuұt ÿѭӧc xuҩt xѭӣng sau áp dөng viӋc khӱ trùng bҵng bӭc xҥ ion hoá Thӵc viӋc xác ÿӏnh chӃt cӫa vi sinh vұt ӣ ÿây rҩt khó Thơng thѭӡng chӍ có thӇ kiӇm tra sӵ "vơ trùng" cӫa sҧn phҭm mà Lҩy nhӳng mүu vұt cӫa sҧn phҭm, ӫ nhiӋt ÿӝ thuұn lӧi cho sӵ phát triӇn cho sӵ phát triӇn cӫa vi khuҭn (300C, 370C 550 C) Nuôi cҩy tiӃp vào nhӳng môi trѭӡng thích hӧp NӃu khơng thҩy vi khuҭn phát triӇn (mӑc thành khuҭn lҥc hoһc làm thay ÿәi môi trѭӡng ni cҩy vi khuҭn) ÿѭӧc coi "vơ trùng" - Tiêu huӹ hoһc kìm hãm sӵ phát triӇn cӫa tӃ bào mӋnh nhѭ tӃ bào ung thѭ, tӃ bào nӝi tiӃt cѭӡng năng, phát triӇn mҥnh Dѭӟi tác dөng cӫa bӭc xҥ ion hoá, tӃ bào bӋnh bӏ ӕm hãm sinh sҧn hoһc bӏ phá huӹ, lúc ÿó tӃ bào lành xung quanh bӏ hѭ hҥi ÿӝ nhҥy cҧm phóng xҥ cӫa chúng khác bҵng kƭ thuұt chuyên môn ngѭӡi ta làm cho liӅu hҩp thө vào mơ bӋnh nhiӅu hѫn ӣ mơ lành Có nhiӅu cách chiӃu xҥ ÿiӅu trӏ Ĉó kƭ thuұt dùng nguӗn chiӃu ÿһt tӯ cѫ thӇ (teletherapy) hoһc dùng nguӗn gamma yӃu, beta cӭng áp sát mơ bӋnh (brachytherapy) hoһc ÿѭa nguӗn phóng xҥ hӣ vào tұn mơ bӋnh (curietherapy) - Kích thích trӗng, hҥt giӕng gây ÿӝt biӃn có lӧi ÿӇ tҥo giӕng mӟi KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy vӟi mӝt liӅu nhҩt ÿӏnh có thӇ tăng thu hoҥch thúc ÿҭy sӵ phát triӇn cӫa Có thӇ ÿiӅu khiӇn sӵ sinh trѭӣng phát triӇn cӫa trӗng bҵng cách lӵa chӑn chiӃu xҥ vào nhӳng thӡi kǤ phát triӇn nhҩt ÿӏnh cӫa Sӣ dƭ vұy bӭc xҥ ÿã tác ÿӝng lên sӵ phân chia té bào ӣ ChiӃu nhӳng liӅu nhӓ vào hҥt giӕng trѭӟc gieo trӗng có thӇ kích thích sinh trѭӣng nhanh, chӕng gây bӋnh rút ngҳn thӡi gian thu hoҥch Các nguӗn phóng xҥ bҵng 60Co 137Cs thѭӡng ÿѭӧc dùng vào mөc ÿích Bӭc xҥ ion hố có thӇ gây nên nhӳng biӃn ÿәi ӣ chҩt liӋu di truyӅn ADN RNA, tҥo ÿӝt biӃn Cѫ chӃ gây ÿӝt biӃn rҩt phӭc tҥp tuǤ thuӝc vào bӭc xҥ, suҩt liӅu, liӅu lѭӧng Ngѭӡi ta ÿã tiӃn hành ÿӗng loҥt thí nghiӋm, chӑn lҩy nhӳng cá thӇ có xuҩt hiӋn hàng ÿӝt biӃn có lӧi, cӫng cӕ nhân lên qua nhiӅu thӃ hӋ Tӯ ÿó có thӇ tҥo mӝt giӕng mӟi әn ÿӏnh nhӳng thuӝc tính mӟi Ĉó nhӳng công viӋc công phu, kéo dài hàng chөc năm Bҧng cho ta mӝt vài ví dө ÿã thu ÿѭӧc 185 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org B̫ng 1: Nhͷng ÿ͡t bi͇n thu ÿ˱ͫc b̹ng chi͇u x̩ ͧ m͡t s͙ tr͛ng Cây trӗng Chӫng ÿӝt biӃn Ĉӏa ÿiӇm thӡi gian tҥo ÿӝt biӃn Regina Thөy ĈiӇn, 1953 Jutta Ĉӭc 1953 Florad Florida, 1960 Mari Thөy ĈiӇn, 1960 NP 836 Ҩn Ĉӝ, 1960 Cҧi ÿҫu hè Lúa mҥch mùa ÿông YӃn mҥch Lúa mҥch mùa xuân Lúa mì Ѭu ÿiӇm mӟi xuҩt hiӋn Năng suҩt cao Chӏu rét, suҩt cao Khán bênh tàn lui Chín sӟm Dai cuӕng, chӏu hҥn, suҩt cao AN TỒN PHĨNG XҤ Chúng ta ÿã thҩy rõ tác dөng to lӟn cӫa bӭc xҥ ion hố lên tә chӭc sinh hӑc Vì vұy ÿӇ ngăn ngӯa hoһc hҥn chӃ ÿѭӧc tác hҥi cӫa tia phóng xҥ lên cѫ thӇ ngѭӡi tránh làm ô nhiӉm môi trѭӡng sӕng, phҧi thӵc hiӋn nhӳng cơng viӋc ÿӇ ÿҧm bҧo an tồn sӱ dөng tiӃp xúc vӟi nguӗn phóng xҥ 5.1 Nhӳng nguӗn chiӃu xҥ ҧnh hѭӣng ÿӃn ngѭӡi: Cѫ thӇ ngѭӡi có thӇ bӏ chiӃu xҥ tӯ bên ngồi Ĉó tia có khҧ ÿâm xuyên lӟn nhѭ tia X, tia gamma, chùm hҥt nguӗn, chùm tia beta cӭng Các ÿӗng vӏ phóng xҥ cNJng có thӇ bҵng nhiӅu cách khác lӑt vào bên cѫ thӇ tҥo nguӗn chiӃu xҥ tӯ bên cѫ thӇ Các nguӗn xҥ ÿó xuҩt phát tӯ nguӗn phóng xҥ tӵ nhiên nguӗn xҥ nhân tҥo (Bҧng 2) B̫ng 2: Li͉u chi͇u trung bình dùng Xquang chͭp y t͇ Cѫ quan, phӫ tҥng chөp ĈiӋn thӃ bóng X quang (kV) LiӅu chiӃu (bҵng R) Bàn ngón tay 40 - 50 0,06 Cánh tay 55 - 65 0,7 - Sӑ não nghiêng 60 - 65 - 1,2 Sӑ não thҷng 65 - 75 12 - 1,6 Cӝt sӕng nghiêng 70 - 85 18 - 3,5 Cӝt sӕng thҷng 65 - 75 16 - 2,5 Khung chұu 70 - 75 - 2,5 186 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org Phәi 60 - 75 0,04 - 0,2 Da dày 75 - 90 15 - Thân 65 - 85 14 - 2,5 Răng 50 - 60 3-5 Tim 85 - 90 2-4 Chөp thai 3-8 Nguӗn phóng xҥ tӵ nhiên bao gӗm tia vNJ trө, bӭc xҥ ion hoá phát tӯ ÿӗng vӏ phóng xҥ ÿã có sҹn tӵ nhiên nhѭ 40K, 3H, 14C Và tӯ ÿӗng vӏ cӫa dịng hӑ phóng xҥ tӵ nhiên dòng uran - raÿi, dòng thori dòng actini Ngѭӡi ta ÿã tính tốn ÿѭӧc rҵng tӯ nguӗn phóng xҥ tӵ nhiên liӅu chiӃu tuӹ xѭѫng ngѭӡi khoҧng 122 mr/năm liӅu chiӃu cѫ quan sinh dөc 125 mr/năm Nguӗn phát xҥ nhân tҥo bӭc xҥ ion hoá phát tӯ nguӗn phát tia X dùng y tӃ công nghiӋp, tӯ sӵ ô nhiӉm môi trѭӡng ngѭӡi sӱ dөng nguӗn phóng xҥ hӣ nhѭ 131I, 32P hoһc tӯ cһn bã cӫa vө nә hҥt nhân thí nghiӋm nhѭ 137 Cs, 90Sr, 89Sr LiӅu lѭӧng gây nguӗn phóng xҥ nhân tҥo rҩt khác nhau, tuǤ thuӝc tӯng nѫi, tӯng ngѭӡi vӟi ngành nghӅ công viӋc khác 5.2 LiӅu tӕi ÿa cho phép: Mӟi ÿҫu, sӱ dөng tia phóng xҥ ngѭӡi ta chѭa có ÿӫ hiӇu biӃt ÿӇ giӳ gìn an tồn phóng xҥ Do ÿó ÿã xҧy tai biӃn chӃt ngѭӡi, bӋnh nghӅ nghiӋp bӭc xҥ Tuy nhiên không thӇ tҥo ÿѭӧc mӝt mơi trѭӡng tuyӋt ÿӕi khơng có bӭc xҥ ion hoá chiӃu vào cѫ thӇ ngѭӡi thӵc tӃ Vҧ lҥi ngѭӡi ta ÿã ÿã hiӇu ÿѭӧc rҵng ngѭӡi tӯ phát sinh tӗn tҥi ÿӃn luôn vүn phҧi chӏu tác dөng cӫa mӝt liӅu chiӃu phóng xҥ nhҩt ÿӏnh ӣ mӑi lúc, mӑi nѫi Tuy vұy loài ngѭӡi vүn tӗn tҥi phát triӇn cҧ thӇ lӵc trí tuӋ, cҧ sӕ lѭӧng hình thái Vì vұy ngѭӡi ta tin chҳc rҵng tӗn tҥi mӝt liӅu ngѭӥng mà ӣ ÿó khơng phát hiӋn thҩy tác hҥi cӫa Ĉó liӅu tӕi ÿa cho phép tӭc liӅu tӕi ÿa có thӇ chҩp nhұn ÿѭӧc ViӋc xác ÿӏnh giá trӏ cӫa liӅu ngѭӥng ÿó xҧy rҩt dài bӣi trѭӟc năm 1928 ngѭӡi ta chѭa có khái niӋm rõ rӋt vӅ tác hҥi cӫa bӭc xҥ Năm 1950 Uӹ ban quӕc tӃ vӅ an tồn phóng xҥ ICRP (Intemational Committee of Radiation Protection) xác ÿӏnh liӅu tӕi ÿa cho phép 0,2 r/ngày rӗi vӅ sau giҧm xuӕng 0,1 r/ngày Nhӡ nghiên cӭu thӵc nghiӋm nên tӯ năm 1954 xác ÿӏnh lҥi liӅu ÿó 0,3 r/tuҫn Năm 1956 cѫ sӣ vӅ nhӳng lo lҳng vӅ tác dөng di truyӅn, ngѭӡi ta quy ÿӏnh mӭc thҩp hѫn 0,1 rem/tuҫn tӭc rem/năm Ngày ngѭӡi ta không quan niӋm cӭng nhҳc nhѭ vұy nӳa mà xuҩt phát tӯ nguyên tҳc cӕ gҳng giҧm liӅu ÿó xuӕng thҩp tӕt, ÿó thӯa nhұn rҵng mӝt lҫn chiӃu ÿӃn 25 rem khơng có tác hҥi ÿáng lo ngҥi 187 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org 5.3 Các biӋn pháp chӫ yӃu ÿӇ ÿҧm hҧo an toàn phóng xҥ: Tác dөng sinh hӑc cӫa bӭc xҥ iӟn hoá trѭӟc hӃt phө thuӝc vào bҧn chҩt lѭӧng tia, liӅu lѭӧng, suҩt liӅu nhiӅu yӃu tӕ khác Các nguӗn phóng xҥ hӣ lҥi có thӇ gây nên sӵ nhiӉm xҥ vào bên cѫ thӇ ô nhiӉm môi trѭӡng Vì vұy ÿӇ ÿҧm bҧo an tồn phóng xҥ cҫn có biӋn pháp vӅ kӻ thuұt tә chӭc làm viӋc Muӕn giҧm ÿѭӧc liӅu ÿiӅu kiӋn trѭӡng hӧp cө thӇ có thӇ thӵc hiӋn ÿӗng thӡi nhiӅu hoһc mӝt nhӳng biӋn pháp sau ÿây: 5.3.1 Ĉi͉u ch͑nh ho̩t ÿ͡ ngu͛n phóng x̩: Mӝt nguӗn phóng xҥ có tӕc ÿӝ phân rã lӟn sӁ tҥo nên liӅu chiӃu lӟn Vì vұy cҫn phҧi sӱ dөng nhӳng nguӗn tӕi thiӇu cҫn cho nhu cҫu công viӋc Nguӗn tӕi thiӇu ӣ ÿây nguӗn có tӕc ÿӝ phân rã phóng xҥ ÿӫ ÿӇ ÿҥt ÿѭӧc mөc ÿích cơng viӋc mà khơng q lӟn Trong y hӑc ngѭӡi ta sӱ dөng nhӳng nguӗn có tӕc ÿӝ phân rã hàng nghìn Ci cӫa Cs137, Co60 ÿӇ ÿiӅu trӏ Ung thѭ hoһc chӍ vài PCi nghiên cӭu tӃ bào phân tӱ Cѭӡng ÿӝ lѭӧng cӫa nguӗn quang tuyӃn X máy gia tӕc ÿѭӧc ÿiӅu chӍnh qua cѭӡng ÿӝ ÿiӋn tӯ trѭӡng mұt ÿӝ hҥt ÿѭӧc gia tӕc 5.3.2 Ĉi͉u ch͑nh tr˱ͥng chi͇u, tăng kho̫ng cách gi̫m thͥi gian ti͇p xúc: Vӟi mӝt chùm tia nhҩt ÿӏnh liӅu lѭӧng hҩp thө tuǤ thuӝc vào trѭӡng chiӃu NӃu chiӃu 500r lên tồn cѫ thӇ có thӇ xҧy tӱ vong Nhѭng vӟi cách phân thành liӅu nhӓ chiӃu khu trú liӅu ÿiӅu trӏ có thӇ ÿҥt ÿӃn hàng ngàn r mà tә chӭc lành xung quanh chѭa bӏ tәn thѭѫng nһng Vì vұy làm viӋc phҧi hҥn chӃ bӅ mһt tiӃp xúc cӫa cѫ thӇ vӟi chùm tia Trong thӵc tӃ máy móc y hӑc bao giӡ cNJng kèm theo ӕng ÿӏnh hѭӟng ÿӇ có thӇ khu trú vùng chiӃu hѭӟng chùm tia theo ÿúng vӏ trí trѭӡng chiӃu mong muӕn Ӕng ÿӏnh hѭӟng mӝt sӕ tác dөng khác nӳa nhѭ làm giҧm bóng mӡ, ngăn bӟt tia thӭ cҩp LiӅu chiӃu tӯ mӝt nguӗn tia rõ ràng tӍ lӋ vӟi thӡi gian tiӃp xúc, vұy mӝt nhӳng biӋn pháp ÿѫn giҧn hiӋu quҧ chuҭn bӏ chu ÿáo, sӱ dөng thành thҥo thao tác xác ÿӇ giҧm thӡi gian tiӃp xúc ÿӃn tӕi thiӇu ĈiӅu cҫn lѭu ý ӣ ÿây hҥn chӃ nhӳng sӵ tiӃp xúc không cҫn thiӃt vӟi nguӗn tia mà vүn hồn thành tӕt cơng viӋc Ӣ ta ÿã thҩy qng chҥy cӫa mӝt sӕ hҥt vi mơ tích ÿiӋn rҩt ngҳn Quãng chҥy cӫa tia D không khí khơng vѭӧt q 10 cm Tia D có lѭӧng lӟn nhҩt nguӗn phóng xҥ nhân tҥo thѭӡng dùng (P32) cNJng bӏ ngăn lҥi hҫu hӃt bӣi mӝt nhôm dày mm Nhѭ vұy sӱ dөng nguӗn D chӍ cҫn ÿӭng cách xa hѫn 10 cm ÿӫ ÿӇ ÿӅ phòng ÿѭӧc tia D lӑt vào cѫ thӇ Khoҧng cách cҫn thiӃt vӟi nguӗn phát E cNJng có thӇ thӵc hiӋn ÿѭӧc thӵc tӃ Nguӗn tia X tia J có khҧ ÿâm xuyên lӟn hѫn nhiӅu nhѭng mұt ÿӝ bӭc xҥ tӍ lӋ nghӏch vӟi bình phѭѫng khoҧng cách Vì vұy tăng khoҧng cách vӟi nguӗn phóng xҥ lúc phҧi tiӃp xúc cNJng mӝt biӋn pháp ÿѫn giҧn ÿӇ giҧm liӅu chiӃu Trong cơng tác vӟi nguӗn phóng xҥ ngѭӡi ta tҥo 188 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org dөng cө ÿӇ tăng thêm khoҧng cách ÿó Ӣ nhӳng nguӗn phóng xҥ lӟn nhѭ lò phҧn ӭng ngѭӡi cNJng ÿã có hӋ thӕng máy móc tӵ ÿӝng ÿӇ theo dõi, ÿiӅu khiӇn tӯ xa ÿҧm bҧo an toàn tuyӋt ÿӕi cho ngѭӡi sӱ dөng Có thӇ tính tốn ÿѭӧc khoҧng cách an toàn tiӃp xúc vӟi nguӗn phóng xҥ Vӟi nguӗn chӍ phát tia J khoҧng cách ÿѭӧc tính tốn theo cơng thӭc: Trong ÿó: tính bҵng mét, q tӕc ÿӝ phân rã (Ci), ly hӋ sӕ ion hoá cӫa tia J (rm /Ci.h), t thӡi gian tiӃp xúc (h); Dmax liӅu cho phép (r) Vӟi nguӗn phát bêta, khoҧng cách ÿѭӧc tính theo cơng thӭc ÿѫn giҧn nhҩt là: tính bҵng cm, q tính bҵng Ba, E lѭӧng trung bình cӫa phә bêta (MeV) R quãng chҥy cӫa tia E có lѭӧng E khơng khí (g/cm2) Dmax liӅu cho phép (rad) NӃu lӟn, khơng thích hӧp phҧi phӕi hӧp biӋn pháp khác, nhҩt che chҳn 5.3.3 Bi͏n pháp che ch̷n: Các tia phóng xҥ ÿi qua mơi trѭӡng vұt chҩt dù thӃ cNJng tѭѫng tác vӟi môi trѭӡng, truyӅn lѭӧng cho môi trѭӡng vұy mұt ÿӝ lѭӧng chùm tia giҧm dҫn Chúng ta ÿã nghiên cӭu quy luұt giҧm cѭӡng ÿӝ cӫa chùm bӭc xҥ ion hoá qua lӟp vұt chҩt Vì vұy mӝt nhӳng biӋn pháp hiӋu nghiӋm nhҩt dùng chҳn ÿӇ ngăn chһn giҧm liӅu lѭӧng cӫa chùm tia chiӃu lên toàn thân hay nhӳng vùng quan trӑng cӫa cѫ thӇ Y hӑc hay sӱ dөng hai loҥi tia J E Sau ÿây sӁ trình bày kӻ vӅ che chҳn hai loҥi tia ÿó a Vͣi tia X, tia J: Mӕi tѭѫng quan giӳa suҩt liӅu lѭӧng tҩm chҳn là: P = B.P0.e Px P: suҩt liӅu lѭӧng ӣ mһt tҩm chҳn tia ÿã xuyên qua P0 suҩt liӅu lѭӧng ӣ mһt ngồi tҩm chҳn B hҵng sӕ phө thuӝc vào bҧn chҩt vұt chҳn phҫn vào lѭӧng tia., P hӋ sӕ hҩp thө tuyӃn tính x chiӅu dày chҳn TuǤ trѭӡng hӧp cө thӇ có thӇ tính tӹ lӋ giҧm liӅu che chҳn có hӋ thӭc: P0 suҩt liӅu lѭӧng ӣ trѭӟc tҩm chҳn Pmax suҩt liӅu lѭӧng tӕi ÿa muӕn ÿҥt ÿѭӧc sau tҩm chҳn Nhѭ vұy bӅ dày tҩm chҳn (tính theo cho phҧi thoҧ mãn): 189 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org P mұt ÿӝ vұt chҩt Ĉӕi vӟi tia X, tia gamma ngѭӡi ta thѭӡng dùng vұt sau ÿây làm tҩm chҳn: - Bê tông: Dùng xây dӵng cѫ sӣ làm viӋc cӫa nguӗn bӭc xҥ mҥnh (máy phát tia X, nguӗn Co60, Cs137, kho ÿӗng vӏ phóng xҥ ) Có thӇ pha thêm Baryt vào bê tông hoһc tҥo thành mӝt lӟp Baryt ngồi bê tơng ÿӇ tăng cѭӡng tác dөng che chҳn tia - Kim loҥi: Nhѭ sҳt thép, nhҩt chì thѭӡng dùng ÿӇ tҥo thành bình chӭa, lӑ phóng xҥ ÿӇ chuyên chӣ hoһc làm viên gҥch chì ÿӇ che chҳn lúc làm viӋc - Thuӹ tinh chì, hӧp chҩt có chì: Thѭӡng dùng làm cӱa sә, dөng cө làm viӋc vӟi phóng xҥ nhѭ tҩt, tӫ kín b Vͣi tia bê ta âm: ĈӇ che chҳn tia bêta ngѭӡi ta thѭӡng dùng vұt chҩt có sӕ Z nhӓ ÿӇ hҥn chӃ bӭc xҥ hãm sҧn sinh trình bêta tѭѫng tác vӟi vұt chҩt Thѭӡng dùng nhҩt thuӹ tinh thѭӡng, thuӹ tinh hӳu cѫ nhôm ChiӅu dày lӟp che chҳn có thӇ tn theo cơng thӭc: x = R/p x chiӅu dày tҩm chҳn (cm), R quãng chҥy tӕi ÿa cӫa tia bêta vұt làm tҩm chҳn (g/cm2), p mұt ÿӝ vұt chҩt cӫa tҩm chҳn (g/cm3) 5.4 Các hoá chҩt bҧo vӋ: Mӝt nhӳng biӋn pháp có thӇ áp dөng ÿӇ ngăn ngӯa hoһc hҥn chӃ tác hҥi cӫa tia ion hoá dùng hoá chҩt BiӋn pháp thұt chӍ dùng trѭӡng hӧp nhiӉm xҥ không phҧi thѭӡng xuyên mà xҧy ÿӝt ngӝt dӳ dӝi (chiӃn tranh, tai nҥn kƭ thuұt ) Tӯ năm 1942 Deily ÿã thҩy hӧp chҩt thioure có tác dөng chӕng phóng xҥ nhӡ nhóm chӭc Sh Năm 1949 Baron ÿã thҩy mӝt acid amin cystein cNJng có nhóm SH, có tác dөng bҧo vӋ ÿӕi vӟi tia phóng xҥ Cysteamin cysein vӟi liӅu 0, 15 mglkg cân nһng có thӇ giҧm tác dөng sinh hӑc cӫa bӭc xҥ ÿӃn 50% Tuy vұy cysteamin cysein vӯa khơng có tác dөng ÿӕi vӟi hiӋu ӭng gây ÿӝt biӃn cӫa tia ÿӝc vӟi cѫ thӇ Vì vұy Baeg (năm 1951) ÿã tìm mӝt dүn chҩt mӟi cӫa cystein MEA (Mercaptoetylalanin) Gҫn ÿây AET (Aminoetylotioure) ÿѭӧc coi chҩt chuҭn ÿӇ nghiên cӭu tác dөng bҧo vӋ phóng xҥ sinh hӑc Ngày ngѭӡi ta cịn tìm ÿѭӧc chҩt tách chiӃt tӯ ÿӝng vұt thӵc vұt có tác dөng bҧo vӋ ÿӕi vӟi phóng xҥ Tuy nhiên cho ÿӃn chѭa có mӝt chҩt ÿҥt ÿѭӧc tiêu chuҭn lý tѭӣng nhѭ ÿӝc hai cho cѫ thӇ 190 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org - Có thӇ ÿѭa vào cѫ thӇ bҵng mӑi cách (uӕng, bơi, tiêm ) vүn có tác dөng - Không cҧn trӣ tác dөng cӫa thuӕc khác ÿѭӧc dùng ÿӗng thӡi - Có tác dөng bҧo vӋ cҧ vӅ phѭѫng diӋn di truyӅn - DӉ sҧn xuҩt, không ÿҳt ÿӇ có thӇ dùng rӝng rãi Các hố chҩt bҧo vӋ có thӇ ngăn cҧn tác dөng cӫa bӭc xҥ iӟn hoá, giҧm nhҽ hұu quҧ gây hҥi cӫa chúng hoһc khҳc phөc sӱa chӳa tәn thѭѫng Chúng có thӇ hoҥt ÿӝng theo cѫ chӃ sau ÿây: - Các hố chҩt có áp lӵc rҩt mҥnh vӟi gӕc tӵ sҧn phҭm phân ly cӫa nѭӟc sau chiӃu xҥ kӃt hӧp trung hoà chúng Vì vұy chúng bҧo vӋ cho phân tӱ hӳu cѫ cӫa cѫ thӇ khӓi bӏ tҩn công - Hố chҩt bҧo vӋ làm giҧm hàm lѭӧng oxy có tӃ bào mơ ÿó giҧm lѭӧng peroxyd ÿѭӧc tҥo chiӃu xҥ - Các hoá chҩt bҧo vӋ gҳn tҥm thӡi vӟi phҫn tӱ hӳu cѫ tҥo thành mӝt phӭc chҩt có tính ÿӕi kháng cao ÿӕi vӟi tác dөng cӫa bӭc xҥ iӟn hố - Các hố chҩt bҧo vӋ có thӇ làm mҩt hoҥt tính cӫa ÿӝc tӕ sҧn phҭm tҥo sau chiӃu xҥ Ngồi cịn có nhӳng thuӕc khác khơng trӵc tiӃp chӕng tác dөng cӫa bӭc xҥ nhѭng làm tăng khҧ ÿӅ kháng cӫa tӃ bào cѫ thӇ tác dөng vào trình sinh lý nhѭ hormon, kháng sinh, sinh tӕ 5.5 Tә chӭc làm viӋc theo dõi kiӇm tra Mӝt nhӳng biӋn pháp quan trӑng ÿӇ ÿҧm bҧo an toàn tuyӋt ÿӕi vӟi nhân viên cNJng nhѭ vӟi môi trѭӡng xung quanh khâu tә chӭc quҧn lý theo dõi công viӋc vӟi nguӗn phóng xҥ HiӋn ӣ nhiӅu nѭӟc ÿã có qui chӃ vӅ tә chӭc, xây dӵng, theo dõi kiӇm tra cө thӇ Các biӋn pháp nhҵm mҩy mөc ÿích: - Tăng cѭӡng trang bӏ kƭ thuұt biӋn pháp ÿӇ có thӇ giҧm nguӗn xҥ sӱ dөng, giҧm liӅu hҩp thө, tăng khoҧng cách giӳa nguӗn xҥ ngѭӡi, giҧm thӡi gian tiӃp xúc, che chҳn nguӗn xҥ - Áp dөng biӋn pháp hӳu hiӋu ÿӇ ngăn ngӯa sӵ thâm nhұp nguӗn phóng xҥ hӣ dính vào quҫn áo, ÿӗ dùng, cѫ thӇ lӑt vào bên cѫ thӇ - Áp dөng biӋn pháp ÿӇ ÿӅ phịng nhiӉm môi trѭӡng bӣi nguӗn xҥ - KiӇm tra ÿӏnh kǤ vӅ nguӗn xҥ, môi trѭӡng nѫi làm viӋc Ĉo liӅu hҩp thө cá nhân thѭӡng xuyên ÿӏnh kǤ - Theo dõi kiӇm tra sӭc khӓe ÿӏnh kǤ - Tә chӭc làm viӋc hӧp lý ÿӇ giҧm liӅu, giҧm sӕ ngѭӡi ngăn ngӯa tai nҥn có thӇ gһp phát hiӋn sӟm rӫi ro công viӋc 191 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org - Phát hiӋn sӟm kӏp thӡi xӱ lý trѭӡng hӧp vѭӧt liӅu cho phép - Tránh tai nҥn ÿáng tiӃc xҧy - Ĉҧm bҧo an toàn tuyӋt ÿӕi cho nhӳng ngѭӡi khơng phұn sӵ khơng vào ÿѭӧc khu vӵc có nguӗn bӭc xҥ lӟn ĈӇ ÿҥt ÿѭӧc nhӳng mөc ÿích ÿó phҧi ý khâu sau ÿây: a C˯ sͧ làm vi͏c: Cѫ sӣ làm viӋc phҧi ÿѭӧc thiӃt kӃ xây dӵng hӧp quy cách Cѫ sӣ có tác dөng che chҳn làm giҧm liӅu chiӃu ÿӅ phịng tai nҥn, tránh nhiӉm Do ÿó có nhӳng yêu cҫu ÿһc biӋt vӅ bӅ dày ÿӝ nhҹn cӫa tѭӡng sàn, hӋ thӕng thơng khí hӋ thӕng nѭӟc thҧi Cѫ sӣ làm viӋc cịn tuǤ thuӝc vào tính chҩt mӭc ÿӝ cơng viӋc vӟi phóng xҥ Cө thӇ tuǤ thuӝc vào liӅu lѭӧng, bҧn chҩt lѭӧng tia thѭӡng dùng (gamma, nѫtron ) tính chҩt cơng viӋc mà có nhӳng yêu cҫu cө thӇ vӅ xây dӵng thiӃt kӃ cNJng nhѭ vӅ trang bӏ phòng hӝ lao ÿӝng b Trang thi͇t b͓ phòng h͡: Trang thiӃt bӏ phòng hӝ bao gӗm dөng cө chung cá nhân ÿӇ che chҳn chùm tia, ÿӇ tăng thêm khoҧng cách tiӃp xúc giӳa ngѭӡi làm viӋc vӟi nguӗn phóng xҥ hӣ, ÿó ngăn ngӯa tuyӋt ÿӕi sӵ nhiӉm xҥ vào cѫ thӇ qua da, hít thӣ hoһc ăn uӕng; tránh ÿә vӥ vѭѫng vãi phóng xҥ xung quanh Các cѫ sӣ hiӋn ÿҥi cịn có thiӃt bӏ báo hiӋu mӛi lҫn liӅu lѭӧng phóng xҥ vѭӧt mӝt giá trӏ nhҩt ÿӏnh, thiӃt bӏ kiӇm tra sӵ nhiӉm phóng xҥ ӣ quҫn áo, tay chân, sàn, tѭӡng nѫi làm viӋc Ngoài thiӃt bӏ ÿo ÿӃm làm viӋc tӕt sӁ giúp làm giҧm ÿѭӧc liӅu phóng xҥ thӡi gian tiӃp xúc c Các n͡i qui, kͽ lu̵t: Các nӝi qui, kӹ luұt làm viӋc, qui chӃ chһt chӁ vӅ cҩt giӳ vұn chuyӇn, xӱ lí chҩt thҧi phóng xҥ Các qui ÿӏnh cө thӇ vӅ vҩn ÿӅ ÿó có tác dөng ngăn ngӯa nhӳng sai sót tai nҥn ÿáng tiӃc xҧy nhѭ ÿә vӥ, nhҫm lүn, mҩt mát, ô nhiӉm môi trѭӡng d Theo dõi ki͋m tra ÿ͓nh kǤ: Công viӋc bao gӗm tӯ viӋc theo dõi kiӇm tra ÿӏnh kǤ nӅn phóng xҥ tӵ nhiên, liӅu lѭӧng phóng xҥ khơng khí, nѭӟc uӕng, thӵc phҭm cho dân chúng cNJng nhѭ kiӇm tra cѫ sӣ làm viӋc có nguӗn phát tia phóng xҥ, cho ÿӃn cá nhân làm viӋc phҧi tiӃp xúc vӟi phóng xҥ Ӣ cá nhân có thӇ tiӃn hành kiӇm tra sӵ nhiӉm phóng xҥ vào quҫn áo, chân tay trѭӟc vӅ, kiӇm tra liӅu hҩp thө ÿӏnh kǤ hàng tháng, hàng quý, hàng năm cNJng nhѭ kiӇm tra sӭc khoҿ qua xét nghiӋm thông thѭӡng hoһc ÿһc biӋt 192 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org NӃu phát hiӋn ÿѭӧc nhӳng trѭӡng hӧp bҳt ÿҫu có dҩu hiӋu bӏ nhiӉm xҥ liӅu cho phép phҧi kӏp thӡi có nhӳng biӋn pháp xӱ lý thích hӧp ÿӇ cӭu chӳa ngăn chһn tác hҥi cӫa Cơng viӋc ÿó ÿịi hӓi tinh thҫn trách nhiӋm tә chӭc chu ÿáo ÿӇ ÿҧm bҧo cho công viӋc cNJng nhѭ sӭc khoҿ lâu dài cho cán bӝ, nhân viên cho cҧ thӃ hӋ sau cӫa hӑ 193 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org CHѬѪNG ӬNG DӨNG MӜT SӔ KӺ THUҰT VҰT LÝ VÀO VIӊC CHҬN ĈỐN BӊNH BҴNG HÌNH ҦNH Ӭng dөng kӻ thuұt vұt lý vào chҭn ÿoán hình ҧnh gӗm nhiӅu mһt: Chөp X quang, chөp hình cҳt lӟp vi tính, chөp phӕ cӝng hѭӣng tӯ hҥt nhân (NMR) chѭѫng chӍ giӟi thiӋu cѫ sӣ cӫa phѭѫng pháp chөp hình cҳt lӟp vi tính Chөp hình cҳt lӟp vi tính mӝt phѭѫng pháp dùng ÿӇ phân tích cҩu trúc vƭ mơ bҵng hình ҧnh (CT Scanner) Khái niӋm phân tích cҩu trúc vƭ mơ ӣ ÿây ÿӇ chӍ viӋc phân tích cҩu trúc bên cӫa mӝt vұt ÿó mà hồn cҧnh xác ÿӏnh ta khơng thӇ tách làm nhiӅu phҩn riêng biӋt Cҩu trúc bên ӣ ÿây kích thѭӟc, hình dҥng, mұt ÿӝ vұt chҩt, bҧn chҩt vұt chҩt Thí dө ta phҧi tìm khuyӃt tұt ӣ bên mӝt vұt ÿúc, ә mӕi ӣ chân ÿê, hang lao hay khӕi u ӣ phәi, mҧnh ÿҥn găm vào cѫ thӇ v.v Cѫ sӣ vұt lý cӫa phѭѫng pháp phân tích ÿӏnh luұt hҩp thө chùm tia X, tia J, ánh sáng, sóng diӋn Trong ÿó x chiӅu dày lӟp hҩp thө; I0 cѭӡng ÿӝ chùm tia tӟi; I (x) cѭӡng ÿӝ chùm tia ló; e = 2,71828 ; P hӋ sӕ hҩp thө phө thuӝc vào bҧn chҩt cӫa lӟp hҩp thө, vào bҧn chҩt cӫa chùm tia (vào bѭӟc sóng O) v.v NGUYÊN LÝ TҤO HÌNH CHUNG Sѫ ÿӗ khӕi cӫa ngun lý tҥo hình ÿѭӧc trình bày ӣ hình 2.1 Khӕi nguӗn phát chùm tia (X, J…) có cѭӡng ÿӝ ÿӗng ÿӅu mӝt tiӃt diӋn ÿӫ bao quát ÿӕi tѭӧng nghiên cӭu (khӕi 2) tӕt nhҩt Chùm tia sau xuyên qua ÿӕi tѭӧng, bӏ hҩp thө khác ӣ nhӳng vùng khơng gian khác sӁ ló vӟi cѭӡng ÿӝ khác nhau: bӏ hҩp thө nhiӅu cѭӡng ÿӝ chùm ló sӁ nhӓ, ngѭӧc lҥi nӃu bӏ hҩp thө thӏ cѭӡng ÿӝ chùm ló sӁ lӟn Chùm ló nhѭ vұy tҥo nên mӝt ҧnh ҭn cӫa rҩt nhiӅu lӟp hҩp thө cӫa ÿӕi tѭӧng chӗng chҩt lên Khӕi có nhiӋm vө biӃn ҧnh ҭn thành ҧnh có thӇ quan sát ÿѭӧc bҵng mҳt thѭӡng Khӕi có thӇ là: - Màn huǤnh quang - Phim ҧnh - Các dêtctor (ÿҫu dị) biӃn tín hiӋu dҥng bӭc xҥ (tia J, X) thành dòng ÿiӋn, khuyӃch ÿҥi rӗi ÿѭa sang hình nhѭ hình máy thu hình hoһc rӗi biӃn ÿәi ngѭӧc lҥi thành ánh sáng cho tác dөng lên phim ҧnh 194 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org Vӟi nguyên lý tҥo hình ta thu ÿѭӧc hình ҧnh cӫa nhiӅu lӟp vұt chҩt chӗng chҩt lên nhau, nӃu có mӝt khuyӃt tұt ӣ bên vұt khҧo sát hình ҧnh tҥo sӁ bӏ mӡ, nhӳng khuyӃt tұt nhӓ sӁ khó quan sát thҩy NGUYÊN LÝ TҤO HÌNH TRONG CHӨP CҲT LӞP Mөc ÿích cӫa phѭѫng pháp làm rõ nét hình ҧnh cӫa mӝt lӟp mӓng ÿó cӫa mӝt bӝ phұn cѫ thӇ, cịn lӟp khác bӏ xố nhồ ÿi Nguyên lý kӻ thuұt chөp cҳt lӟp ÿѭӧc trình bày hình 2.2 hình 2.3 Ӣ hình 2.3 hình ҧnh bӕ trí thiӃt bӏ ÿӭng n, ta ÿӭng nhìn bӋnh nhân tӯ phía ÿҫu bӋnh nhân: S nguӗn phát tia (thí dө bóng phát tia X), F hӝp phim, BN bӋnh nhân S F ÿѭӧc gҳn vào hai ÿҫu kim loҥi PP Thanh có thӇ quay quanh mӝt trөc ӣ B', ҩy S sӁ di chuyӇn sang trái (hoһc sang phҧi), hӝp phim F sӁ di chuyӇn theo chiӅu ngѭӧc lҥi, khoҧng cách h1 h2 không ÿәi BӋnh nhân nҵm yên Ӣ hình 2.2: S bҳt ÿҫu phát tia, ӣ vӏ trí S1, lӟp cҳt cҫn chөp lӟp LL', C nҵm ngồi Hình ҧnh tҥo tѭѫng ӭng Al, Bl, Cl phim Khi nguӗn S di chuyӇn ÿӃn vӏ trí S2, tia cho ta hình ҧnh A2 B2, C2 nhѭng bây giӡ A2, B2 vүn phim, ÿúng vӏ trí cNJ Al, Bl cịn C2 ÿi phim Thұt vұy: Do 'S1AB - 'S1 AlBl 'S2AB - 'S2 A2B2 ta có: Tҥi mӝt vӏ trí cӫa S di chuyӇn tӯ S1 ÿӃn S2 ta ÿӅu có hình ҧnh AB (cӫa lӟp cҳt LL') ÿúng mӝt vӏ trí phim, cịn hình ҧnh cӫa phҫn tӱ khác khơng nҵm LL' sӁ di chuyӇn, tҥo hình ҧnh mӡ nhҥt làm nӅn phim, kӃt quҧ ta có hình ҧnh rõ nét 195 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org cӫa mӝt lӟp cҳt phim CHӨP CҲT LӞP DÙNG VI TÍNH (CTS - COMPUTERIZED TOMOGRAPHY SCANNER) Kӻ thuұt CT Scanner Hounsfield (Anh) Cormak (Mӻ) phát minh năm 1971, ÿѭӧc giҧi thѭӣng Nobel vӅ y hӑc năm 1979 Trong CT Scanner, thay cho hӝp phim X quang F ӣ hình 2.2 hoһc 2.3 mӝt hӝp ÿҫu dị (dêtctor) có hàng vҥn ÿҫu dị nhӓ sҳp xӃp thành nhӓ, mӛi nhӓ có mӝt ÿҫu dị bӏ chiӃu tia sӁ cho tín hiӋu ÿiӋn truyӅn vӅ bӝ xӱ lý Ngѭӡi ta có thӇ thay ÿҫu dị bҵng tinh thӇ nhҩp nháy lӓng Các hӋ thӕng có ÿӝ nhҥy rҩt cao, ÿѭӧc khuyӃch ÿҥi, ÿѭa vào bӝ nhӟ máy tính, xӱ lý rӗi ÿѭa sang phҫn hiӋn hình (tѭѫng tӵ nhӡ camera thu hình, khuyӃch ÿҥi, sӱ lý rӗi truyӅn ÿӃn máy thu hình gia ÿình) ĈӇ trӧ giúp cho tҥo hình cҳt lӟp rõ nét, ngѭӡi ta làm phҫn mӅm máy vi tính bҵng cách thu thұp sӕ liӋu tӯ viӋc chiӃu mӝt sӕ mơ hình ngѭӡi vӟi giҧ ÿӏnh khác nhѭ khӕi u ӣ dҥ dày, có khӕi u ӣ não, hang lao ӣ phәi Nhӡ sӱ lý hình ҧnh bҵng máy vi tính mà ta có hình ҧnh cӫa lӟp theo nhӳng lӟp cҳt ngang, cҳt dӑc khác nhau, ta có thӇ thҩy rõ ràng nhӳng ÿiӇm bҩt thѭӡng cѫ thӇ mà vӟi phѭѫng pháp X quang thѭӡng không thҩy ÿѭӧc Nhӡ bӝ nhӟ cӫa máy vi tính mà ngѭӡi thҫy thuӕc dӉ dàng tái hiӋn lҥi hình ҧnh cҫn khҧo sát HiӋn CT Scanner thӃ hӋ thӭ ba tҥo hình ҧnh mӝt lӟp cҳt mҩt ÿӝ 3s ÿӇ chҭn ÿoán ngѭӡi ta dùng tӕi thiӇu 12 hình ҧnh lӟp cҳt khác Các kӻ thuұt bә trӧ cӫa X quang thѭӡng cNJng có thӇ sӱ dөng cho CTS 196 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org TÀI LIӊU THAM KHҦO [1] Lý sinh y h͕c - Phan Sӻ An (Chӫ biên) - NXB Y hӑc 2005 [2] V̵t lý ÿ̩i c˱˯ng (3 t̵p) - Lѭѫng Duyên Bình (Chӫ biên) - NXB Giáo dөc 2001 [3] C˯ sͧ v̵t lý (6 t̵p) - David Halliday tác giҧ - NXB Giáo dөc 2001 [4] Bài t̵p v̵t lý ÿ̩i c˱˯ng (3 t̵p) - Lѭѫng Duyên Bình (Chӫ biên) - NXB Giáo dөc 2001 [5] Gi̫i t̵p toán C˯ sͧ v̵t lý (5 t̵p) - Lѭѫng Duyên Bình (Chӫ biên) NXB Giáo dөc 2005 [6] Tuy͋n t̵p t̵p v̵t lý ÿ̩i c˱˯ng (2 t̵p) - NguyӉn Quang Hұu - NXB Giáo dөc 2005 [7] V̵t lý tr͓ li͏u ÿ̩i c˱˯ng - Dѭѫng Xuân Ĉҥm - NXB Văn hố thơng tin 2004 [8] Lý sinh h͕c - NguyӉn Thӏ Kim Ngân - NXB Ĉҥi Hӑc Quӕc Gia Hà Nӝi 2001 [9] V̵t lý ÿ̩i c˱˯ng - Bӝ mơn Vұt lý - Tốn - Ĉҥi hӑc Dѭӧc Hà Nӝi - 2000 [ 10] C˯ h͕c - Ĉào Văn Phúc - Phҥm ViӃt Trinh - NXB Giáo dөc 1990 [ 1 ] V̵t lý phân t͵ nhi͏t h͕c - Lê Văn - NXB Giáo dөc 197 [ 2] Ĉi͏n h͕c - VNJ Thanh KhiӃt - NguyӉn Phúc Thuҫn - NXB Giáo dөc 992 [ 13 ] Quang h͕c - VNJ Quang - VNJ Ĉào ChӍnh - NXB Giáo dөc 1967 [ 4] V̵t lý nguyên t͵ h̩t nhân - Lê Chҩn Hùng - Lê Trӑng Tѭӡng - NXB Giáo dөc 2000 [14] H͗i ÿáp v͉ nhͷng hi͏n t˱ͫng v̵t lí t̵p 3, - NguyӉn Ĉӭc Minh, Ngơ Quӕc Qnh - NXB KHKT 1976 [15] V̵t lí ÿ̩i chúng - 1.D.Landau, A.L.Kitaigorodxki - NXB KHKT 2001 [ 16] V̵t lí vui t̵p 1, - IA I Pêrenman - NXBGD 2001 [17] Nhͷng câu chuy͏n v͉ ÿi͏n - B.P.Riabikin - NXBGD 2001 [18] V̵t tý, công ngh͏ ÿͥi s͙ng - Lê Nguyên Long - NXB Giáo dөc 2004 Website: Thuvienvatly.com; Vatlyvietnam.om Tҥp chí: Medical Physics 197 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org ... d? ?y dүn có dịng ÿiӋn ch? ?y th? ?y nam châm có thӇ hút hoһc ÿ? ?y ӕng d? ?y ÿó (hình 3 .2) 1.3 Thí nghiӋm 3: Có hai d? ?y dүn ÿһt song song vӟi NӃu cho dòng ÿiӋn ch? ?y qua hai d? ?y dүn ÿó chiӅu th? ?y hai d? ?y. .. ban ÿҫu M1 - M2 cӫa hai sóng sáng giao tҥi M Có thӇ x? ?y hai trѭӡng hӧp sau: 2. 2.1 Hi͏u pha ban ÿ̯u (,M1 - M2 ) thay ÿ͝i theo thͥi gian Khi ÿó cos (M1 - M2) có thӇ l? ?y mӑi giá trӏ tӯ - ÿӃn +l ... d? ?y) NӃu giӳ nguyên nam châm dӏch chuyӇn ӕng d? ?y hiӋn tѭӧng cNJng x? ?y tѭѫng tӵ nhѭ trên.V? ?y có sӵ chuyӇn ÿӝng tѭѫng ÿӕi giӳa nam châm ӕng d? ?y ӕng d? ?y xuҩt hiӋn dịng cҧm ӭng 1 .2. Thí nghiӋm Thay