Scintigraphie osseuse. Bac Stl biotechnologie 2014

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Désintégration du noyau radioactif utilisé pour la scintigraphie .
Pourquoi la caméra utilisée pour cette technique est-elle appelée « gamma caméra » ?
Les radionucléides utilisés sont émetteurs de rayons gamma. La caméra est sensible à ce type de rayonnement.
Donner la signification des nombres 42 et 99 pour le noyau du molybdène 99. Expliquer pourquoi ce nucléide est radioactif.
9942Mo : le noyau compte 42 protons et 99-42 = 57 neutrons.

9942Mo se situe dans la zone bleue, noyau instable se désintégrant selon le mode ß-.
 Le nucléide 9942Mo se désintègre en technétium 9943Tc en émettant également une particule.
Écrire l’équation de la réaction de désintégration nucléaire du molybdène et identifier la particule émise en précisant les lois de conservation utilisées.
9942Mo ---> 9943Tc +0-1e.
Conservation du nombre de nucléons :99 = 99+0 ; conservation de la charge : 42 = 43-1.
De quel type de radioactivité s’agit-il ?
Radioactivité de type ß-, ( émission d'un électron ) en accord avec la question précédente.
 Le noyau 9943Tc est également instable. Quel type de désintégration est mis en jeu.
ce noyau compte 43 protons et 99-43 =56 neutrons.  Ce noyau appartient à la zone bleue, donc émetteur ß-.

Rayonnement g.
Lors de la désintégration précédente le technétium est obtenu dans un état excité. Il subit spontanément une transition de l’état excité vers l’état fondamental et émet un rayonnement g d’énergie E = 141,0 keV.
Données : Énergie d’un photon : E = h.n avec h = 6,62 x 10–34 J.s. Relation entre la longueur d’onde et la fréquence d’une onde électromagnétique : c =l  n avec c = 3,00 x 108 m.s-1 ; 1,00 eV = 1,60 x 10–19J ; 1 pm = 10–12 m.
À quel type d’ondes appartient le rayonnement g ?
Ce rayonnement fait partie des ondes électromagnétiques.
 Vérifier que l’énergie du photon émis vaut 2,26 x 10–14 J.
E = 141,0 103 *1,60 10-19 =2,256 10-14 ~2,26 10-14 J.
Calculer la fréquence n de l’onde associée en hertz (Hz).
n = E /h =
2,256 10-14 /(6,62 x 10–34) =3,41 1019 Hz.
En déduire sa longueur d’onde l dans le vide. Exprimer le résultat en mètre et picomètre.
l = c/n =3,00 108 / (
3,41 1019)=8,80 10-12 m = 8,80 pm.




Selon vous, parmi les termes suivants, quel est celui qui caractérise la situation physique étudiée : absorption, décroissance radioactive, désintégration, désexcitation.
Désexcitation du technécium.
. Compléter le spectre des ondes électromagnétiques en plaçant les termes suivants : rayonnement g, ondes radio, rayonnements infrarouges et ultraviolets.

 Décroissance radioactive.
Définir la demi-vie t½ ou période radioactive d’un radioélément.
La demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux se sont désintégrés.
La demi-vie du technétium 99 est de 6,0 heures soit 6,0 *3600 =2,16 104 s.
 Des trois graphiques (a), (b) et (c) représentés, quel est celui qui illustre la loi de décroissance radioactive du radioélément ? Justifier votre réponse.
Loi de décroissance radioactive : N(t) = N0 exp(-lt), exponentielle décroissante, donc graphe B.

Plus de 90 % des noyaux de technétium injectés sont désintégrés au bout de 25 heures. Justifier cette affirmation par la méthode de votre choix.

A t = 25 h 100-60 = 940 noyaux de techncium se sont désintégrés soit 940/1000 = 0,94 (94 %).

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Effets biologiques et protection.
 La préparation du produit radioactif utilisé pour la scintigraphie nécessite la mise en place de règles de sécurité qui tiennent compte de l’exposition aux rayonnements.
Données : Énergie du photon  g étudié : 141,0 keV  ; 1,00 eV = 1,60 x 10–19 J.
 La dose absorbée est le rapport de l’énergie absorbée par la masse irradiée. La dose équivalente est le produit de la dose absorbée par un facteur de pondération.
En supposant que le nombre de photons g émis pendant 7,0 h vaut 1,5 x 1013 et que le technicien en absorbe une fraction égale à 1,0 %, vérifier que l’énergie qu’il absorbe vaut 3,4 x 10–3 J.
1,5 x 1013 *0,01 *141,0 103 =2,115 1016 eV ou 2,115 1016 *1,60 10-19 = 3,384 10-3 ~3,4 10-3 J.
Calculer la dose absorbée D en grays (Gy) pendant 7,0 h par le technicien si sa masse m vaut 70,0 kg.
D =
3,384 10-3 /70,0 = 4,83 10-5 ~4,8 10-5 Gy.
En déduire la dose équivalente H en millisievert (mSv). Le facteur de pondération vaut 1 pour les rayons g.
H = D = 4,8 10-5 Sv = 4,8 10-2 mSv soit 0,048 / 7 = 6,9 10-3 mSv h-1 ou 6,9 µSv h-1.
Le technicien travaille en zone bleue.
Indiquer au moins deux mesures de protection qui permettent de limiter les risques d’exposition dangereuse aux radiations.
Utiliser des écrans e protection en plomb ; limiter la durée d'exposition et s'éloigner des sources.



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