Lees onderstaand artikel.
Thallium (Tl) is vooral bekend als rattengif. Schrijvers van detectiveboeken gebruiken het in hun verhalen. Sommige geheime diensten proberen er hun tegenstanders mee uit te schakelen. Lage, moeilijk te detecteren concentraties kunnen al dodelijk zijn.
De isotoop Tl-201 wordt gebruikt in de nucleaire geneeskunde, onder andere bij de diagnose van problemen aan het hart. Tl-201 wordt in het bloed gespoten en bereikt de gezonde delen van het hart. Met een camera die gevoelig is voor de uitgezonden straling wordt dan een foto van het hart gemaakt. Zieke delen van het hart en omgeving nemen geen Tl-201 op en zijn niet zichtbaar op een dergelijke opname.
Kleine hoeveelheden thallium zijn aan te tonen met de methode van neutronenactivering. Door het stabiele Tl-203 te beschieten met neutronen ontstaat Tl-204. Dit Tl-204 is radioactief en vervalt onder andere door uitzending van β--straling.
Opgaven
a) Geef de reactievergelijking voor dit verval van Tl-204.
b) Leg uit waarom een γ-straler wel geschikt is voor de in het artikel beschreven diagnostiek en een α- of β-straler niet.
Tl-201 ontstaat door verval van Pb-201, dat kunstmatig gemaakt wordt. In figuur 1 zijn de aantallen Tl- en Pb-kernen als functie van de tijd te zien als er op t = 0 alleen 10·106 kernen Pb-201 zouden zijn geweest. Figuur 1 staat ook op de uitwerkbijlage.
Op t = 1,9·103 min is het aantal kernen Tl-201 maximaal.
c) Bepaal met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage de grootte van de activiteit van het Tl-201 op dat moment.
Uitwerkbijlagen
Open de uitwerkbijlage bij de vraag van jouw keuze.
Uitwerkbijlage bij vraag (c)
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
Bedenk dat β--straling uit elektronen bestaat.
Uitwerking vraag (b)
Het doordringend vermogen van γ-straling is groot genoeg om vanuit het lichaam naar buiten te kunnen dringen (en dus gedetecteerd te worden). Dit is niet het geval bij α- en β-straling: die vormen zijn te zwak om van buitenaf te kunnen meten.
Uitwerking vraag (c)
De exacte activiteit op dit moment kun je op twee manieren uitrekenen: met een formule (wat nauwkeuriger is), of met behulp van de figuur (zoals gesuggereerd in de vraag).
Je kunt de formule voor activiteit invullen: A(t) = N(t) · ln 2 / t1/2. Bepaal eerst de halveringstijd van Tl-201 (72 uur, op te zoeken in Binas) en het aantal kernen op het gevraagde moment (aflezen: 7,4 · 106). Dit geeft: A(tmax) = 7,4·106 · ln 2 / (72·60·60) = 20 Bq.
De andere mogelijkheid is om de figuur te gebruiken. Omdat er in het hoogtepunt van de thallium-kromme evenveel Tl-201 deeltjes ontstaan als vervallen (de raaklijn loopt horizontaal), is de activiteit op dat moment dus gelijk aan het aantal Tl-201 deeltjes dat ontstaat. Die hoeveelheid is weer gegeven door de activiteit van Pb-201: hieruit ontstaan de thalliumdeeltjes immers. Deze activiteit kun je benaderen met de raaklijn van de Pb-kromme op dat moment (zie onderstaande afbeelding). De helling daarvan is 3,2·106 / (2,7·103 · 60) = 20 Bq.
