Atoomkern
De kern van het atoom bevat twee soorten kerndeeltjes: protonen en neutronen. Beide deeltjes zijn ongeveer even groot en hebben bijna dezelfde massa. Protonen hebben positieve lading en neutronen zijn, zoals de naam al aanduidt, elektrisch neutraal. Men geeft bij een bepaalde atoomkern door middel van 2 getallen aan hoe de kern is samengesteld.
Kijk bijvoorbeeld naar de kern van cobalt: . Het getal 59 is het massagetal: het geeft aan hoeveel kerndeeltjes (protonen en neutronen) er in de kern zijn. De 27 is het atoomnummer: dat geeft aan hoeveel protonen er in de kern zijn. Cobalt heeft 27 protonen, als het 28 protonen zouden zijn, is het nikkel. Het atoomnummer bepaalt de atoomsoort. Het aantal neutronen bij deze cobaltisotoop is 59 - 27 = 32.
Kernstraling
Sommige isotopen zijn niet stabiel. In dat geval zit de kern niet stevig genoeg in elkaar om alle deeltjes bij elkaar te houden. Dan zenden ze straling uit. De bekendste soorten zijn de alfa (α), beta (β) en gamma (γ) straling. Deze kernstraling heeft de eigenschap dat ze van atomen een elektron kunnen wegstoten, zodat die atomen positieve ionen worden. Door die ioniserende werking is de straling op te sporen en te meten, maar de straling kan voor het menselijk lichaam ook schadelijk zijn. Er worden namelijk allerlei moleculen in het lichaam beschadigd en dat kan tot stralingsziekten leiden.
In de animatie hierboven wordt het betaverval van Tritium (= 3H) uitgebeeld. Bij de reactie komt een antineutrino vrij en die gaat er met een deel van de energie vandoor. Daardoor kan men van het betadeeltje alleen de maximale kinetische energie berekenen, (dus voor de duidelijkheid: als die van het antineutrino vrijwel 0 is).
Halfwaardetijd
Bij nucleaire geneeskunde worden altijd radioactieve stoffen gebruikt die bij voorkeur alleen gammastraling uitzenden en zo als "tracer" dienen. Doordat ze straling uitzenden, kan men nagaan waar in het lichaam die stoffen terechtkomen.
Hoe lang blijft een tracer na toediening nog stralen in je lichaam? Twee factoren zijn hierbij bepalend. Ten eerste verlaat de tracer via de uitscheidingsorganen op natuurlijke wijze het lichaam en ten tweede kan het radioactieve preparaat zelf tamelijk snel zijn uitgewerkt. Hier een voorbeeld van Technetium. Het heeft een halfwaardetijd van 6,0 uur.
Hier is de activiteit uitgezet tegen de tijd. Je ziet dat elke 6 uur later de activiteit gehalveerd is. Op t = 0 is de activiteit 4000 Bq; op t = 6 is die 2000 en op t = 12 is hij 1000 Bq enz. Na 2 etmalen (8 halfwaardetijden) is de activiteit ½= 1/256 deel van wat het in het begin was. Dat is verder te verwaarlozen. Dus je weet zeker dat na 2 dagen het technetium zo goed als geheel is uitgewerkt.
Je kunt het verloop van de activiteit uitrekenen met de formule: activiteit (op tijdstip t) = activiteit (op tijdstip 0) * (½) Of wat korter genoteerd:
Dezelfde formule geldt ook voor het aantal atoomkernen N(t) dat nog niet vervallen is:
of voor de intensiteit van de kernstraling I(t):
In deze formules is Thalf de halfwaardetijd (halveringstijd). Verder is er verband tussen N(t) en A(t). Want de activiteit is als het ware gelijk aan hoeveel N(t) minder wordt per seconde. A(t) = - de afgeleide van N(t)
Dus:
Dus:
