Современная физика

Медицинский маркер Tc-99m

Короткопериодный маркер — активность быстро падает на графике распада.

Медицинский маркер Tc-99m — интерактивная симуляция (Современная физика). Короткопериодный маркер — активность быстро падает на графике распада. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Медицинский маркер

Короткопериодный маркер — активность быстро падает на графике распада.

Технеций-99m (T½ ≈ 6 ч) — гамма-излучающий индикатор, выбранный так, чтобы активность A = λN быстро спадала после снимка, ограничивая дозу пациента. Нажмите «Воспроизвести»: сетка быстро меняет цвет по закону N/N₀ = (½)^(t/T½). Короткое T½ означает большое λ = ln2/T½ и высокую начальную активность при данном N₀.

• Короткое T½
• Активность A = λN

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

У технеция-99m (используемого в медицинской визуализации) период полураспада всего около 6 часов — куда короче, чем 5 730 лет углерода-14. Убывает ли со временем и его радиоактивная АКТИВНОСТЬ (распадов в секунду), или активность постоянна, а падает только общее число атомов?

Прогнозы для взвешивания

• Активность тоже убывает по тому же экспоненциальному закону, что и число атомов: активность пропорциональна числу оставшихся радиоактивных атомов.
• Активность остаётся постоянной, хотя число атомов падает.
• Активность даже растёт по мере уменьшения числа атомов: каждый оставшийся атом вероятнее распадётся.

Роли переменных

Что вы задали:

• Прошедшее время t (h)

Что вы измеряете:

• Активность A (MBq)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет tc99m-medical и нажмите «Сброс». Период полураспада фиксирован на 6 часах; образец стартует с 10¹⁰ атомов.
2. Включите показание активности.
3. Задайте прошедшее время для каждой пробы и запишите активность образца.

Определяющее уравнение

Радиоактивная активность — A = λN

Активность образца — скорость событий распада в секунду — равна A = λN, где λ = ln(2)/T½ — постоянная распада, а N — число оставшихся нераспавшихся ядер. Активность падает экспоненциально в ногу с N.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½) при T½ = 6 часов; N₀ = 10¹⁰, затем A = λN при λ = ln(2)/T½. Сравните с таблицей.
• Объясните, почему активность A = λN идёт по той же экспоненциальной кривой распада, что и сама N(t), — активность это просто число атомов, помноженное на фиксированную постоянную распада λ.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Короткий период полураспада Tc-99m — именно причина его использования в медицинской визуализации: он даёт сильный полезный радиоактивный сигнал быстро, затем распадается до безопасного уровня примерно за сутки, минимизируя долгосрочное облучение пациента. Объясните, почему углерод-14 (с периодом 5 730 лет) был бы ужасным выбором для этого применения.
• Поскольку Tc-99m распадается так быстро, больницы не могут запасать его — его обычно «доят» на месте из более долгоживущего родительского изотопа (молибдена-99) незадолго до использования. По закону распада объясните, почему доставка готового Tc-99m с далёкого завода потратила бы впустую большую часть дозы в пути.

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.3 Radioactive decay
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Добро пожаловать к Tc-99m
2. Выберите нуклид
3. Нажмите Play
4. Медицинский период полураспада
5. Откройте панель свойств
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Радиоактивный распад и период полураспада