Радиоактивные изотопы, используемые в биологии

Явление радиоактивного распада изучается в школьном курсе физики, и потому физическую природу радиоактивности мы здесь рассматривать не будем. Перечислю только те характеристики этого явления, которые существенны для дальнейшего изложения.

1. Известны три вида радиоактивного излучения: а, (3 и у. ос-частицы представляют собой ядра гелия; (З-частицы - это обычные электроны (Р-электроны) и у - очень коротковолновое электромагнитное изучение. В биологии используются только два последних вида.

2. Р-электроны испускаются ядрами атомов и потому химические свойства соответствующих радиоактивных изотопов (их валентности и химические связи) при этом не изменяются.

3. Интенсивность излучения любого радиоактивного препарата уменьшается со временем, поскольку уменьшается число атомов, способных к радиоактивному распаду в смеси с теми, в которых он уже произошел. Скорость этого уменьшения характеризуется так называемым временем полураспада (ТУ).

То есть временем, за которое любое данное количество изотопа (а с ним и интенсивность излучения) уменьшается вдвое. Очевидно, что эта характеристика остается неизменной в течение всего "периода жизни" этого изотопа. Время полураспада для различных изотопов колеблется в очень широких пределах.

Для изотопов, используемых в биологии, - от нескольких суток до нескольких тысяч лет (см. таблицу ниже). Знания величины ТУ очень существенно: в одних случаях даже при длительном хранении радиоактивного препарата интенсивность его излучения практически не изменяется, в других - она может упасть почти до нуля за пару недель.

4. Интенсивность излучения данного радиоактивного препарата в данный момент времени характеризуется числом радиоактивных распадов (актов излучения) в минуту. Его чаще всего выражают в единицах "Кюри" (Ки). Это - очень крупная единица.1Ки==2,2 1012 распадов в минуту.

Другая величина, принятая в системе единиц СИ, оказалась, напротив, слишком мала: 1 Беккерель (Бк) = 1 распаду в секунду. Поэтому до сих пор интенсивность предпочитают выражать числом милликюри (мКи) или микрокюри (мкКи).

5. Практический интерес представляет удельная радиоактивность (УА), т.е. радиоактивность 1 миллимоля радиоактивного вещества, в котором часть атомов уже претерпела радиоактивный распад. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев истинно радиоактивные изотопы составляют лишь некоторую долю от общего числа атомов (или молекул) вещества, именуемого радиоактивным. УА выражают в единицах Ки/ммоль или мКи/ммоль.

6. Очень важной характеристикой радиоактивного излучения является энергия вылетающих частиц (у-излучение тоже происходит отдельными порциями энергии - "у-квантами"). И Р-электроны, и у-кванты, испускаемые различными атомами одного и того же радиоактивного препарата, могут иметь разные величины энергии.

В качестве характеристики изотопа принято указывать величину максимально возможной энергии соответствующих частиц или квантов. Ее выражают в "электронвольтах" (эВ) или килоэлектронвольтах (КэВ). Из курса физики известно, что 1эВ соответствует энергии, приобретаемой электроном при пролете в вакууме ускоряющего электрического поля с разностью потенциалов в 1 Вольт.

В нижеследующей таблице собраны все эти данные для изотопов, используемых в биологии.