Một khối chất phóng xạ ban đầu có N₀ hạt nhân mẹ. Chu kỳ bán rã được định nghĩa là khoảng thời gian để khối chất phóng xạ phân rã còn lại

Trong hình bên, bệnh nhân được đo chức năng thông khí phổi bằng phương pháp xạ hình phổi. Xạ hình phổi là phương pháp sử dụng một số đồng vị phóng xạ dạng khí hoặc hợp chất đánh dấu phóng xạ ở dạng khí dung aerosol có kích thước hạt 0,1 - 0,5 μm. Sau khi cho người bệnh hít khí dung phóng xạ, thuốc phóng xạ vào phổi, đi vào phế nang và lắng đọng ở đó với thời gian đủ dài để có thể ghi hình thông khí phổi theo nhiều hướng. Dựa vào đó giúp bác sĩ đánh giá thông khí phổi từng vùng và chẩn đoán một số bệnh về phổi.

Đồng vị phóng xạ xenon \({}_{54}^{133}\text{Xe}\) được sử dụng phổ biến trong xạ hình phổi. Xenon \({}_{54}^{133}\text{Xe}\) là chất phóng xạ \(^{{}}\) có chu kì bán rã là 5,24 ngày đêm. Một bệnh nhân được chỉ định sử dụng liều xenon có độ phóng xạ 3,18.108 Bq. Coi rằng 85% lượng xenon trong liều đó lắng đọng tại phổi. Bệnh nhân được chụp ảnh phổi lần thứ nhất ngay sau khi hít khí và lần thứ hai ngay sau đó 2 giờ. Biết khối lượng nguyên tử xenon là 133 amu.

Hạt \(^{{}}\) được định hướng cho bay vào trong điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song song, cách nhau một khoảng a = 10 cm, dài 20 cm, hiệu điện thế giữa hai bản là 10 V với vận tốc ban đầu \({{\text{v}}_{0}}={{2.10}^{6}}\) m/s, theo phương song song với hai bản và gần sát bản âm. Bỏ qua trọng lực và các loại lực cản tác dụng lên hạt \(^{{}}\). Biết hạt \(^{{}}\) có điện tích là - 1,6.10^-19 C và khối lượng là 9,1.10^-31 kg.

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai. 

Người ta tiêm dược chất phóng xạ FDG vào người bệnh để chụp ảnh PET bên trong cơ thể bệnh nhân. FDG chứa đồng vị \({ }_{9}^{18} \mathrm{~F}\) phóng xạ \(\beta^{+}\) với chu kỳ bán rã khoảng \(\frac{11}{6}\) giờ.

Hình bên là một biển báo thường thấy trong các phòng thí nghiệm có chứa nguồn phóng xạ. Khi thấy biển báo này, người ta cần tuân thủ quy tắc an toàn nào sau đây?

Trong không khí, tia phóng xạ nào sau đây có tốc độ nhỏ nhất?

Cho tia phóng xạ alpha \(\left( \alpha  \right)\), beta \(\left( \beta  \right)\), gamma \(\left( \gamma  \right)\) bay qua khoảng không gian giữa hai bản cực của một tụ điện được nạp điện bằng nguồn một chiều như hình bên thì

Năm 1947, Willand Frank Libby đã tìm ra phương pháp xác định niên đại của các cổ vật gốc hữu cơ dựa vào các đặc tính của đồng vị phóng xạ \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\). Sau khi kiểm tra một mẫu xương cổ chứa \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\) với hoạt độ ban đầu là 1500 Bq , người ta biết được hoạt độ \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\) còn lại trong mẫu xương cổ là 500 Bq . Biết đồng vị \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\) có chu kỳ bán rã là 5730 năm. Tuổi thọ của mẫu xương cổ trên là bao nhiêu năm? (kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).

Polonium \(_{84}^{210}Po\) là một chất phóng xạ \(\alpha \) có chu kì bán rã 138 ngày và biến đổi thành hạt nhân chì \(_{82}^{206}Pb\). Ban đầu \(\left( t=0 \right)\), một mẫu có khối lượng 85 g, trong đó 40% khối lượng của mẫu là chất phóng xạ \(_{84}^{210}Po\), phần còn lại không có tính phóng xạ. Giả sử toàn bộ các hạt \(\alpha \) sinh ra trong quá trình phóng xạ đều thoát ra khỏi mẫu.

Độ phóng xạ của mẫu tại thời điểm ban đầu là bao nhiêu TBq (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Xạ phẫu gamma knife hay phẫu thuật sử dụng dao gamma là phương pháp điều trị sử dụng bức xạ. Phương pháp này sử dụng phần mềm lập kế hoạch điều trị trên máy vi tính giúp bác sĩ xác định vị trí và chiếu xạ các mục tiêu nhỏ với độ chính xác rất cao. Sơ đồ nguyên lý xạ phẫu được mô tả như hình dưới đây.

Xạ phẫu gamma sử dụng tính chất nào của chùm tia gamma?

Pho tượng Bồ tát Quán Thế Âm Thiên thủ Thiên nhãn tọa lạc tại chùa Đào Xuyên, huyện Gia Lâm – Hà Nội, đã xác lập kỉ lục Việt Nam vào ngày 04/05/2006 là pho tượng gỗ xưa nhất Việt Nam. Tượng được tạc bằng gỗ mít, sơn son thếp vàng. Tại thời điểm xác lập kỉ lục, người ta xác định được độ phóng xạ của đồng vị \({}_{6}^{14}\text{C}\) trong tượng bằng 0,94 lần độ phóng xạ của \({}_{6}^{14}\text{C}\) trong mẫu gỗ tươi cùng loại vừa mới chặt, có cùng khối lượng với pho tượng cổ này. Biết chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ \({}_{6}^{14}\text{C}\) là 5730 năm. Tuổi của pho tượng tính đến thời điểm xác lập kỉ lục Việt Nam bằng bao nhiêu năm? (Làm tròn kết quả đến chữ số hàng trăm)

Để đo chu kì bán rã của một chất phóng xạ người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t = 0 đến thời điếm t₁ = 2 h máy đếm được n xung, đến thời điếm t₂ = 6 h, máy đếm được 2,3n xung. Xác định chu kì bán rã của chất phóng xạ này là bao nhiêu giờ. (Làm tròn đến hàng phần trăm)

Để nghiên cứu các chất phóng xạ có thể gây ra ung thư phổi, một phòng thí nghiệm nhận được mẫu có chất phóng xạ \(_{86}^{222}Rn\). Sau 15,2 ngày thì khối lượng \(_{86}^{222}Rn\) giảm 93,75% do quá trình phân rã. Chu kì bán rã của \(_{86}^{222}Rn\) là bao nhiêu ngày? (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng phần mười). 

Trong việc điều trị bệnh ung thư bằng phương pháp xạ trị hiện nay, người ta thường sử dụng máy gia tốc hạt trong việc tạo ra các hạt mang năng lượng cao để bắn phá các tế bào ung thư. Tuy nhiên, trước khi máy gia tốc hạt ra đời thì việc điều trị ung thư trong các bệnh viện trước đây lại sử dụng một nguồn phát ra tia gamma như đồng vị phóng xạ \({}_{27}^{60}\text{Co}\) (có chu kì bán rã là 5,27 năm, mỗi năm xem như có 365 ngày). Các tia gamma phát ra từ quá trình phóng xạ của \({}_{27}^{60}\text{Co}\) được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư. Số lượng hạt nhân \({}_{27}^{60}\text{Co}\) chứa trong một nguồn phóng xạ có độ phóng xạ là 5 800 Ci tại bệnh viện xấp xỉ bằng

Đồng vị Iodine ( \({ }_{53}^{131} \mathrm{I}\) ) là chất phóng xạ \(\beta^{-}\)được sử dụng trong y học để điều trị các bệnh liên quan đến tuyến giáp. Chất này có chu kỳ bán rã là 8,04 ngày. Một bệnh nhân được chỉ định sử dụng liều Iodine131 với độ phóng xạ ban đầu là \(\mathrm{H}_{0}=5,20 \cdot 10^{8} \mathrm{~Bq}\). Coi rằng \(85 \%\) lượng Iodine \(\left({ }_{53}^{131} \mathrm{I}\right)\) trong liều đó sẽ tập trung tại tuyến giáp. Bệnh nhân được kiểm tra tuyến giáp lần thứ nhất ngay sau khi dùng liều và lần thứ hai sau 48 giờ. Biết khối lượng mol nguyên tử của Iodine là \(127 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}\).

Biển báo nào dưới đây cảnh báo khu vực có chất phóng xạ?

Lúc ban đầu \(\left( t=0 \right)\), một mẫu phóng xạ nguyên chất có khối lượng 40 mg. Chu kì bán rã của chất phóng xạ trong mẫu là 10 giờ. Sau thời gian mấy giờ thì khối lượng chất phóng xạ còn lại chưa phân rã trong mẫu là 10 mg?

Hình bên biểu diễn sơ đồ hoạt động của cảm biến báo khói ion hóa. Nguồn phóng xạ \(\alpha\) Americium \({ }_{95}^{241} \mathrm{Am}\) được đặt giữa hai bản kim loại nối với một pin. Các hạt \(\alpha\) được phóng ra làm ion hóa không khí giữa hai bản kim loại đặt song song và nối vào hai cực của nguồn điện, cho phép một dòng điện nhỏ chạy giữa hai bản kim loại đó và chuông báo không kêu. Nếu có khói bay vào giữa hai bản kim loại, các ion trong này sẽ kết hợp với các phân tử khói và dịch chuyển chậm hơn làm cuờng độ dòng điện giữa hai bản kim loại giảm đi. Khi dòng điện giảm tới mức nhất định thì cảm biến báo khói sẽ gửi tín hiệu kích hoạt đến chuông báo cháy.

Tia gamma là bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn với khả năng đâm xuyên lớn qua các vật liệu. Người ta ứng dụng khả năng đâm xuyên của chùm tia gamma để ứng dụng trong các phép đo bề dày của vật liệu. Một chùm tia gamma với cường độ ban đầu I0 sau khi đi qua một lớp vật liệu có chiều dày x(m) thì cường độ chùm tia gamma giảm tới giá trị I. Cường độ chùm tia gamma bị suy giảm sau khi đi qua lớp vật liệu được cho bởi công thức

 \(I={{I}_{0}}.{{e}^{-\mu .x}}\)

Trong đó \(\mu \) (m^-1) là hệ số hấp thụ bức xạ của môi trường. Giả sử sau khi đi qua lớp vật liệu thì cường độ chùm tia gamma giảm 20%. Hãy xác định bề dày của lớp vật liệu. Cho biết hệ số hấp thụ bức xạ của vật liệu là 0,4.

Các nhà khoa học đã xác định được độ phóng xạ của 1 g mẫu Carbon trong cơ thể sinh vật sống là \(0,231 \mathrm{~Bq}\). Biết rằng, trong số các đồng vị của Carbon có trong mẫu, chỉ có \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\) là đồng vị phóng xạ với chu kì bán rã là 5730 năm (lấy 1 năm có 365 ngày).

Số nguyên tử \({ }_{6}^{14} \mathrm{C}\) có trong 1 g mẫu Carbon trong cơ thể sinh vật sống bằng \(\mathrm{x} \cdot 10^{10}\) nguyên tử. Tìm x (làm tròn đến hàng phần trăm).

Vào ngày 19/9/1991, trong khi đang tìm đường vượt qua dãy Otzal Alps, hai nhà leo núi người Đức đã phát hiện thấy xác ướp người cổ được bảo quản hầu như nguyên vẹn trong băng tuyết tại Hauslabjoch, khu vực giữa biên giới Áo và Italia. Xác ướp đó được đặt tên là người băng Otzi.

Tại thời điểm này, các nhà khoa học đã đo được độ phóng xạ của 1 g mẫu Carbon trong cơ thể người băng Otzi là \(0,121 \mathrm{~Bq}\). Xác định niên đại của người băng đó theo đơn vị năm (làm tròn đến hàng trăm).

Trong một khối mỏ quặng, người ta lấy ra một mẫu vật khối lượng \(1,2 \mathrm{mg}\) có chứa \(35 \%\) chất phóng xạ \({ }_{84}^{210} \mathrm{Po}\), phần còn lại không có chứa chất phóng xạ. Biết \({ }_{84}^{210} \mathrm{Po}\) là chất phóng xạ \(\alpha\) có chu kỳ bán rã 138 ngày đêm và hạt \(\alpha\) sinh ra sau phân rã thoát toàn bộ ra khỏi khối chất phóng xạ. Biết 1amu \(=931,5 \mathrm{MeV}\) (Bỏ qua bức xạ gamma trong quá trình phân rã)

Máy cán vật liệu thô thành lá vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là một sản phẩm ứng dụng tính chất đâm xuyên của tia phóng xạ như hình bên dưới. Biết rằng, với một nguồn phóng xạ mới, chùm tia phóng xạ sẽ giảm độ phóng xạ đi \({{\text{n}}_{0}}=8\) lần khi đi qua lá thép có độ dày tiêu chuẩn \({{\text{d}}_{0}}=6\) mm. Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày \({{\text{d}}_{1}}\) thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm \({{\text{n}}_{1}}={{\text{n}}_{0}}^{\frac{{{\text{d}}_{1}}}{{{\text{d}}_{0}}}}\) lần.