Radio-isotopes médicaux  : la courte demi-vie du technétium 99m

1 · Prédire

Le technétium-99m (utilisé en imagerie médicale) a une demi-vie d'environ 6 heures seulement, bien plus courte que celle du carbone-14, 5730 ans. Son ACTIVITÉ radioactive (désintégrations par seconde) diminue-t-elle également avec le temps, ou l'activité reste-t-elle constante alors que seul le nombre total d'atomes diminue ?

• L'activité diminue également, suivant la même décroissance exponentielle que le nombre d'atomes, puisque l'activité est proportionnelle au nombre d'atomes radioactifs restants.
• L'activité reste constante même si le nombre d'atomes diminue.
• L’activité augmente en fait à mesure qu’il reste moins d’atomes, puisque chaque atome restant est plus susceptible de se désintégrer.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage tc99m-medical et appuyez sur Réinitialiser. La demi-vie est fixée à 6 heures  ; l'échantillon commence avec 10¹⁰ atomes.
2. Activez la lecture de l'activité.
3. Réglez le temps écoulé pour chaque essai et enregistrez l’activité de l’échantillon.

3 · Collecter les Données

Tracez l'activité A (axe des y) par rapport au temps écoulé t (axe des x) pour vos trois essais. Suit-il la même forme exponentielle que N(t) ?

4 · Analyser

1. Pour un essai, calculez N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½) en utilisant T½ = 6 hours, N₀ = 10¹⁰, puis A = λN en utilisant λ = ln(2)/T½. Comparez avec le tableau.
2. Expliquez pourquoi l'activité A = λN suit exactement la même courbe de désintégration exponentielle que N(t) lui-même - l'activité est simplement le nombre d'atomes mis à l'échelle par la constante de désintégration fixe λ.

5 · Approfondir

1. La courte demi-vie du Tc-99m est exactement la raison pour laquelle il est utilisé en imagerie médicale  : il délivre rapidement un signal radioactif puissant et utile, puis se désintègre jusqu'à un niveau sûr en une journée environ, minimisant ainsi l'exposition aux rayonnements à long terme du patient. Expliquez pourquoi le carbone-14 (avec sa demi-vie d'un an 5, 730) serait un mauvais choix pour cette application.
2. Parce que le Tc-99m se désintègre si rapidement, les hôpitaux ne peuvent pas le stocker. Il est généralement «traité» sur place à partir d'un isotope parent à vie plus longue (molybdène-99) peu de temps avant utilisation. Expliquez, à l'aide de la loi de désintégration, pourquoi l'expédition de Tc-99m préfabriqué depuis une usine éloignée gaspillerait la majeure partie de la dose pendant le transport.

La physique derrière cette expérience

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