Izotopet radioaktive

Njësi më e vjetër e radioaktivitetit është Kyri (Ci) që paraqet sasinë që siguron dezintegrimin e 3,7x1010 atomeve në sekondë. Milikyri (mCi) është një ë mijta, kurse mikrokyri (µCi) është e milionta pjesë e Kyri-t.

Në sitemin SI jësia e radioaktivitetit është Bekerel (Bq) dhe paraqet sasinë që siguron një dezintegrim në sekondë (des/sec). Kilobekereli (kBq) është i barabartë me 1000 Bq (103 des/sec), megabekereli (Mbq) me 106des/sec, gigabekereli (Gbq) me 109 des/sec. Energjia. e izotopit radiaktiv është një veti tjetër që e karakterizon secilin izotop dhe shprehet me megaelektron volt (MeV).

Izotopet stabile dhe radioaktive
Atomi përbëhet nga bërthama kompakte me një numër Z të protoneve me ngarkesë elektrike pozitive (numri atomik) dhe një numër N neutronesh elektroneutrale, e rrethuar nga një numër Z elektronesh në mbështjellsin elektronik, të renditura në disa nivele diskrete enegjetike (orbita). Numri i masës së atomit A (shuma Z+N) është numri i përgjithshëm i grimcave të bërthamës, ose i nukleoneve në bërthamën e atomit. Pra, simboli për një atom të një elementi X është A ZXN (p.sh. 13153J78 ) ose më thjeshtë AXN pasi Z është I determinuar nga X dhe nuk ka nevojë të shënohet. Pasi identiteti kimik i atomit është i determinuar nga numri i protoneve (Z), elementet me numër atomik të njëjtë Z dhe veti kimike të njëjta, por me numër të ndryshëm të masës (A), respektivisht me numër të ndryshëm të neutroneve në bërthamë, i quajmë izotope. Sot gjithnjë më shpesh njihen me emrin nuklide, kurse radionuklide do të quajmë atomet që dallohen nga atomet tjera të të njëjtit element, me energjinë e bërthamës. Sipas një definimi të këtillë në radionuklide, përveç izotopeve në kuptimin klasik të definuar më herët, hyjnë edhe të ashtuquajturat izomere, elemente me veti kimike dhe fizike të njëjta (me numër të njëjtë të protoneve dhe neutroneve), por me nivel të ndryshëm të energjisë së bërthamës. Bërthamat e izotopeve radioaktive kanë konfiguracion jostabil të nukleoneve në bërthamë ose tepricë të energjisë (izomeret). Konfiguracioni më stabil arrihet me proceset e zbërthimit ose dezintegritmit të bërthamës, qoftë duke emetuar grimca nga bërthama që shoqërohen me ndryshimin e numrit të protoneve dhe neutroneve në bërthamë, qoftë duke emituar tepricën e energjisë nga bërthama në formë të valëve elektromagnetike.

Në përgjithësi, dezintergrimi radioaktiv mund të përshkruhet si proces i ndryshimit të atomit nga një gjendje energjetike më e lartë në gjendje me energji më të ulët, proces ky që zhvillohet në një ose disa shkallë diskrete që mund të përfshijnë vetëm bërthamën ose atomin në tërësi (edhe elektronet orbitale). Pra, teprica e energjisë nga bërthama mund të lirohet përmes fotoneve dhe rrezatimit korpuskular nga bërthama (rrezet γ, β-, β+,α++), ose në tërthorazi, përmes elektroneve orbitale (rrezeve X ), si rrjedhojë e zbërthimit me procesin e konversionit intern dhe ngërthimit të elektroneve ("Electron capture" E.C.). Edhe pse në natyrë ekzistojnë izotope të shumë elementeve, numri i kombinimeve stabile të protoneve dhe neutroneve është bukur i kufizuar dhe kombinimet tjera (që zakonisht fitohen në mënyrë artificiale) rezultojnë me humbjen e stabilitetit të bërthamës, duke humbur ose fituar njësi të ngarkesës elektrike dhe duke liruar tepricën e energjisë nga bërthama me emitimin e energjisë në formë të rrezatimit korpuskularë apo valorë.

Rrezet alfa - α++.
Grimcat alfa

Disa nga elementet e rënda, si p.sh. radiumi, zbërthehen duke emetuar rreze α që janë identike me bërthamën e heliumit, respektivisht përbëhen nga 2 protone dhe 2 elektrone. Për shkak të depërtueshmërisë së ulët (3 deri 8 cm, varësisht nga energjia) dhe aftësisë së madhe jonizuese, pra efektit të dëmshëm në inde nuk i shfrytëzojmë në mjekësinë nukleare.

== Rrezet beta

Rrezet beta plus-β+(pozitronet)
Grimcat beta

Janë grimca me ngarkesë elektrike pozitive që, për nga masa, janë ekuivalente me elektronet. Izotopet që kanë mungesë relative të neutroneve zbërthehen duke emetuar pozitrone. Kur teprica e energjisë së bërthamës kalon 1,022 MeV, krijohet një elektron (që me njërin nga protonet e atomit jep një neutron) dhe një pozitron që hudhet nga bërthama. Pozitroni nuk është grimcë stabile dhe kur ndeshet me elektronin e parë ndodh procesi i anihilimit që ka si rrezultat shndërrimin në rreze elektromagnetike të cilat emetohen në dy drejtime të kundërta, duke ndarë energjinë e elektronit dhe pozitronit (nga 511 KeV).

Rrezet gama-(γ)

Gjatë zbërthimit të izotopit, duke emetuar rreze beta, teprica e energjisë në bërthamë do të emetohet në formë të kuanteve të rrezatimit gama, respektivisht valëve elektromagnetike. Një proces i tillë i zbërthimit radioaktiv e len bërthamën në gjendje të ekscituar, me tepricë të energjisë që zakonisht emetohet shumë shpejt nga bërthama dhe ato izotope nuk mund të shfrytëzohen si emetues gama, ose për shkak të efektit të dëmshëm në inde për të cilin kontribon procesi i zbërthimit beta ose për shkak se lirimi i energjisë së tepërt ndodh shumë shpejt. Përdorimi i këtyre izotopeve klasike gama (131J, 198Au) emetues sot është shumë i kufizuar për shkak të rrezatimit paralel të rrezeve beta. Por, në disa raste bërthama mund të mbetet në një gjendje të ashtuquajtur metastabile dhe izotopi i ri që fitohet (izomeri) pas rrezatimit beta, ka tendencë që këtë tepricë të energjisë ta emetojë në mënyrë graduale, për disa orë, duke mundësuar emetim të pastër gama. Një izomer i këtillë është tekneciumi 99 metastabil (99mTc) që fitohet gjatë zbërthimit beta të izotopit radioaktiv të molibdenit dhe është izotopi më i përdorshëm për ekzaminime in vivo në mjekësi. Molibdeni është në dispozicion në kontejnerë (gjeneratorë të Tc) të plumbit, nga të cilët mund të "mjelet" tekneciumi para aplikimit të izotopit për një procedurë diagnostike. Rrezet gama që janë valë të shkurtëra elektromagnetike sikurse rrezet X, por me energji më të lartë, kanë depërtueshmëri të madhe dhe aftësi jonizuese të ulët që i bën shumë të dëshirueshme për ekzaminime in vivo.

Llojet tjera të zbërthimit radioaktiv, që shoqërohen me emetim të valëve elektromagnetike (X apo γ), janë ngërthimi (tërheqja) i elektroneve ose ndërhyrja K dhe konversioni intern.

Tërheqja e elektronit

Njëri nga elektronet orbitale, zakonisht nga shtresa e brendshme K, tërheqet nga bërthama me defiçiencë relative të neutroneve, për të dhënë së bashku me protonin një neutron dhe duke e lënë bërthamën në gjendje të ekscituar me një tepricë të energjisë që emetohet si rreze gama.
[redakto] Konversioni intern

Teprica e energjisë në bërthamë mund të mos emetohet si rreze γ, por t'i "dorëzohet" njërit nga elektronet orbitale (zakonisht nga shtresa K) dhe ai të hudhet nga atomi me një energji të njëjtë me diferencën e energjisë së tepërt dhe energjisë së lidhjes. Emetimi i fotoneve si rreze X (X-ray fotone). Duke përcjellë proceset, si E.C. ose konverzionin intern, formohet një zbrazëti në një nga shtresat elektronike, zakonisht ajo K. Plotësimi i kësaj zbrazëtie, me një elektron nga shtresat tjera me një nivel më të lartë të energjisë, shoqërohet me emetimin e rrezeve të buta (X) me energji të barabartë me diferencën midis dy shtresave të involvuara. Një izotop, i përshtatshëm për aplikim në mjekësinë nukleare, duhet të jetë mundësisht emitues i pastër i rrezeve gama (pa rrezatim korpuskular ose i njëjti të jetë minimal), duhet të ketë energji prej 20 KeV deri 1 MeV (por energji më e përshtatshme që mundëson detektimin me aparatet ekzistuese dhe që ka efekt minimal të dëmshëm në inde do të ishin vlerat mesatare prej disa dhjeta deri 200 KeV), duhet të ketë kohën e gjysmëzbërthirmit sa më të shkurtë, në mënyrë që efektet e dëmshme të zvogëlohen në minimum për kohën efektive më të gjatë se koha e ekzaminimit. Koha e gjysmëzbërthimit duhet të mundësojë arritjen nga prodhuesi deri te shfrytëzuesi dhe kryerjen e procedurës diagnostike.