что такое альфа излучение в физике

Альфа-, бета-, гамма-излучения — свойства, характеристика и показатели

Под «радиацией» понимают любые разновидности излучений, существующих в природе. Радиоволны, солнечный свет, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение – это тоже радиация. Нейтронное, альфа-, бета-, гамма-излучения обладают наибольшей опасностью.

Что такое радиоактивность в физике

Любой атом имеет ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные заряженные частицы — электроны.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Причем число протонов всегда одинаково и соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра, в которых количество нейтронов отличается, называются изотопами.

Некоторые атомные ядра могут превращаться в разные изотопы с выделением элементарных частиц или легких ядер. Собственно этот процесс и называется радиоактивностью.

Можно дать такое определение этому явлению: способность атомного ядра бесконтрольно распадаться с испусканием проникающих частиц.

Распад ядер возможен в том случае, если он сопровождается выделением энергии. Сегодня известно около 3 тыс. атомных ядер. Из них не являются радиоактивными всего лишь 264.

В физике существуют такие виды радиоактивного распада:

α-распад с выделением α-частицы;

β-распад с испусканием электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, а также поглощение ядром электрона с выделением нейтрино;

γ-распад — излучение атомным ядром кванта ионизирующих лучей;

бесконтрольное деление ядра на осколки.

Альфа-излучение

Это поток ядер атомов гелия, имеющих положительный заряд. Возникает из-за распада атомов урана, тория или радия.

Их пробег очень короток (до 8 сантиметров в воздухе). Это означает, что их может задержать бумажный листок.

Вещества, которые испускают эти частицы, имеют большой период полураспада. Попадая в организм, они накапливаются в селезенке или лимфатических узлах и вызывают облучение.

Альфа-частицы опасны: они создают значительное количество ионов. Сами же альфа-частицы распространяются в тело на доли миллиметра.

Бета-излучение

Являет собой поток электронов (частиц с отрицательным зарядом) или позитронов (соответственно, с положительным зарядом). Электрон образуется при превращении нейтрона в протон, а позитрон – в процессе обратного превращения.

Электроны намного меньше ядра атомов гелия. Они могут проникать в тело человека примерно на 15 см. Попадая на кожу живого организма, частицы вызывают сильные ожоги. Чтобы оградиться от бета-излучения, достаточно тонкого оргстекла. Если вещество, излучающее электроны или позитроны, попадет в организм, то оно будет облучать ткани.

Бета-излучение применяется в медицине в качестве лучевой терапии.

Гамма-излучение

Это волны с огромной энергией, образующиеся внутри ядра.

переходе его из возбужденного состояния в стабильное;

аннигиляции электрона и позитрона.

Гамма-лучи могут проходить значительные расстояния, постепенно теряя свою энергию. Они обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью.

Очень интенсивное излучение повреждает не только кожу, но и внутренние органы человека. Особая его опасность в том, что оно способно поражать ДНК, вызывая раковые новообразования.

Чтобы ослабить поток гамма-излучения, достаточно использовать вещества с высоким массовым числом атома и плотные составы.

Нейтронное излучение

Оно являет собой поток нейтронов, без заряда, не имеющих ионизирующего воздействия. Проявляется в результате рассеивания на атомных ядрах вещества.

Вещества, облученные нейтронами, могут обретать радиоактивные характеристики. Это свойство называется наведенной радиоактивностью.

Нейтроны отличаются наибольшей проникающей характеристикой. От них можно защититься материалами, содержащими атомы водорода. Излучение быстрых нейтронов губительно для всего живого в радиусе 2,5 км.

Рентгеновское излучение

Оно имеет внеядерное происхождение. Его источник – рентгеновская трубка и некоторые радиоактивные нуклиды. Рентгеновские лучи возникают в результате сильного ускорения заряженных частиц или в результате переходов в электронных оболочках атомов.

Рентгеновская трубка имеет катод и анод. При нагревании катода происходит излучение электронов. Движение этих частиц ускоряется электромагнитным полем, и частицы падают на анод, резко снижая скорость. Вследствие этого и возникают рентген-лучи.

Рентген-излучение, проходящее сквозь вещество, рассеиваются либо поглощается. Это их свойство используется в медицине.

Какое излучение самое опасное

Наиболее опасным является излучение нейтронов. Оно может пройти толщину вещества до 10 см. Приблизившись к ядру, нейтрон только отклоняется. А при столкновении с протоном нейтрон передает ему половину внутренней энергии, и последний увеличивает свою скорость, вызывая ионизацию.

Именно эти быстрые протоны разрушают весь организм. От наведенной нейтронной радиации нельзя избавиться.

Второе место в рейтинге опасности – гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью.

В природе существует много разновидностей радиационного излучения. Не каждое их них опасно для здоровья. Соблюдая меры предосторожности, можно защитить себя от вредных лучей.

Источник

Виды радиоактивных излучений

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа излучение

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео: Виды радиации

Источник

Альфа излучение – характеристика и свойства, заряд частиц, примеры и виды кратко

Одним из видов радиоактивного излучения является альфа-излучение. Это излучение сопровождает радиоактивный распад практически всех ядер тяжелее свинца. Познакомимся со свойствами и характеристиками альфа-излучения.

Открытие альфа-излучения

Радиоактивность (способность некоторых химических элементов самопроизвольно превращаться в другие элементы, излучая при этом невидимые лучи) была открыта в конце XIX в. Невидимые лучи обнаруживались по воздействию на фотопластинку, и для определения их состава в 1899 г. Э. Резерфорд поставил специальный эксперимент.

Рис. 1. Опыт Резерфорда по радиоактивности 1899.

Свинцовый контейнер с солью радия (или другим радиоактивным препаратом) имеет специальное окно, через которое излучение попадает на фотопластинку. Если в этом излучении имеются заряженные частицы, то, создав на их пути магнитное поле, можно отклонить траектории их движения. В результате, след на фотопластинке будет сдвинут.

После проведения опыта оказалось, что след на пластинке распался на три области. Две области были смещены в разных направлениях на разные расстояния, и на прежнем месте также осталась засвеченная область.

Это означает, что в радиоактивном излучении присутствуют частицы трех видов. Пятно с небольшим сдвигом оставляют тяжелые положительные частицы, пятно с большим противоположным сдвигом — легкие отрицательные. Частицы, образовавшие пятно на прежнем месте, — электрически нейтральны.

Тяжелые положительные частицы были названы альфа-частицами, легкие отрицательные — бета-частицами, нейтральные частицы — гамма-частицами.

По отклонению альфа-частиц в магнитных и электрических полях можно было установить отношение заряда частиц к их массе. Оно оказалось в два раза меньше, чем у атомов водорода (протонов).

Для измерения заряда альфа-частицы использовался счетчик Гейгера, совмещенный с электроскопом. Счетчик Гейгера регистрировал количество альфа-частиц, а электроскоп — получаемый при этом заряд.

Выяснилось, что альфа-частица имеет удвоенный заряд протона, а их масса вчетверо больше массы атома водорода. Такие характеристики имеет элемент гелий. То есть альфа-лучи являются ядрами гелия. Собирая альфа-частицы в течение нескольких дней и проводя спектральный анализ, Э. Резерфорд доказал это экспериментально.

Альфа-радиоактивные ядра

Исследования показывают, что ядро гелия обладает очень высокой стабильностью. Именно поэтому при распаде от нестабильных тяжелых ядер чаще всего отрываются не отдельные протоны или нейтроны, а устойчивая система из четырех нуклонов (двух протонов и двух нейтронов). Практически все элементы с атомным весом более 200 являются альфа-радиоактивными: к примеру, элементы уран, радий, торий испускают альфы-лучи.

При альфа-распаде элемент уменьшает свой номер в Периодической системе Менделеева на 2 единицы, а его атомный вес уменьшается на 4 единицы.

Рис. 2. Радиоактивные ряды.

Свойства альфа-лучей

Поскольку альфа-частицы имеют большую массу и электрический заряд, их проникающая способность невелика. Даже в воздухе в нормальных условиях альфа-частицы полностью останавливаются через несколько десятков сантиметров. Металлическая фольга толщиной 0,1 мм полностью задерживает поток альфа-частиц. Даже попадая на открытую биологическую ткань, альфа-частицы задерживаются уже кожей.

Однако при своем движении альфа-частицы сильно ионизируют вещество. Поэтому попадание альфа-радиоактивного препарата внутрь организма приводит к серьезным внутренним ожогам и нарушению жизнедеятельности органов.

Эта же высокая способность к ионизации приводит к сильному влиянию альфа-излучения на электронные компоненты техники. Поэтому все они при необходимости должны быть защищены металлическими экранами.

Что мы узнали?

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия. Ядро гелия имеет высокую энергетическую стабильность, поэтому большинство тяжелых элементов с атомным весом более 200 испускают не отдельные протоны или нейтроны, а альфа-частицы. Альфа-лучи обладают невысокой проникающей способностью, однако сильно ионизируют вещество при облучении.

Источник

Альфа бета гамма излучения: защита и характеристика

Радиация стала изучаться относительно недавно. Одним из ученых, который внес в сферу изучения этого явления весомый вклад, стал Резерфорд. Он был автором теперь уже классического опыта на основе помещения радиоактивного излучателя в магнитное поле. Использованный в экспериментах радиоактивный пучок разделился на три составляющих. Те лучи, которые испытали минимальное отклонение, получили название альфа-лучи. С тех пор облучение из этой гаммы стало использоваться во благо. Но существует ряд случаев, когда подобное излучение наносило вред живому.

Что такое альфа-излучение и особенности

Чтобы понять, что такое альфа-радиация, нужно изучить особенности этого излучения.

Поток состоит из частиц, обладающих такими свойствами:

Почему происходит альфа-распад?

Однако, когда общая разрушительная электромагнитная сила преодолевает ядерную, атомное ядро распадается на две или более частей. Исследования показывают, что ядро, содержащее более 209 нуклонов, настолько велико, что электромагнитное отталкивание между его протонами часто побеждает притягивающую ядерную силу, удерживающую его.

Это происходит потому, что сила ядерной силы быстро падает за пределы одного фемтометра, в то время как электромагнитная сила сохраняет такую ​​же силу на больших расстояниях.

Классическая физика не позволяет альфа-частицам избегать сильных ядерных сил внутри ядра. Квантовая механика, однако, позволяет альфа-частицам убегать через квантовое туннелирование, даже если они не обладают достаточной энергией для преодоления ядерной силы.

Виды излучения

Существуют такие типы радиационного излучения:

Характерные свойства

Альфа-лучи представляют собой последствие воздействия электромагнитного или магнитного поля на радиоактивное вещество. Мощность облучения зависит от радиоактивного вещества, которое использовалось для его получения. К примеру, у урана энергия альфа-лучей достигает 4,6 МэВ. При этом пробег (начальная скорость) альфа частицы достигает 15 000 км/с. По мере продвижения лучей в пространстве их частицы движутся все медленнее и в итоге сравниваются со скоростью молекул вещества. После торможения, положительно заряженные частички затягивают к себе электрон и формируют атом гелия.

Энергия излучения расходуется на получение ионов из атома. Его лучи, продвигаясь даже на 10 мм в воздухе, формируют около 30 000 пар ионов. Именно из-за способности к ионизации альфа-лучи в окружающей среде распространяются не больше чем на 11 см. А в твердых веществах излучение углубляется лишь на сотую долю миллиметра. При этом радионуклиды плутония и урана почти не могут перемещаться по тканям организма человека. Обыкновенная майка или бумажный лист — это непреодолимые препятствия для них.

Основные источники

Главными источниками альфа-радиации являются:

Понятие

Ученый Э. Резерфорд решил провести эксперимент и поместил излучатель радиации в магнитное поле. В результате произошло разделение потока на три разные части – альфа, бета, гамма излучения.

При проведении более подробных опытов ученому удалось определить, что же на самом деле представляет из себя альфа излучение. Частицы по своим параметрам были полностью идентичны атомам элемента гелия. Разница состоит в том, что эти частицы имеют положительный заряд, то есть у них отсутствуют оба электрона.

Альфа и бета излучение относятся корпускулярному испусканию. При этом они выходят из ядра со скоростью примерно равной двадцати тысячам километров в секунду. В результате возникает довольно сильная ионизация, которая приводит к изменению структуры вещества и его химических свойств.

Какие характеристики применимы для такого вида излучения? Чем оно отличается от других?

Характеристика:

Сильная ионизация атомов становится причиной того, что альфа частицы очень быстро теряют свою энергию. В итоге они не могут проникнуть даже через верхний слой кожных покровов. В этом случае риск радиационного излучения минимален.

Однако если такой вид излучения будет получен при использовании ускорителя, то ситуация меняется на противоположную. Происходит быстрый распад α-частиц и образование радионуклидов, представляющих довольно высокую опасность для человека. Даже микроскопической дозы хватит для возникновения лучевой болезни.

Какой спектр имеет альфа излучение? Дело в том, что в его спектре содержится очень мало частиц, способных преодолевать слишком длинное или, наоборот, короткое расстояние. Именно поэтому такое излучение является монохромным, в отличие от бета или гамма.

Откуда появляются альфа частицы? Происхождение данных элементов может быть как искусственным, так и натуральным.

Источники:

Таким образом, источник α-частиц может быть самым разнообразным.

Определяется такой вид излучения с помощью специального прибора – счетчика частиц. Такие устройства показывают наличие самой частицы, атома и их характеристики. Самый известный такой детектор — счетчик Гейгера.

Воздействие альфа-излучения

Радиация негативно воздействует не только на организм человека и животных, но и на некоторые виды электронной аппаратуры.

На человека

Ионизируя атомы, альфа-частицы быстро растрачивают энергию. Ее бывает недостаточно даже для проникновения сквозь верхние слои кожи человека. Риск развития лучевой болезни при внешнем контакте с источником альфа-излучения минимален.

Получаемые с помощью ускорителей лучи обладают большим запасом энергии. Не менее опасными являются элементы, образуемые при распаде радионуклидов. Попадание в дыхательную или пищеварительную систему приводит к острой лучевой болезни, заканчивающейся летальным исходом.

На электронную аппаратуру

В полупроводниках потоки частиц образуют электронно-дырочные пары. Это приводит к нарушению работы электронных приборов. Для предупреждения таких последствий при изготовлении микросхем используют материалы, не взаимодействующие с лучами.

Влияние на человеческий организм

Интенсивная ионизация способствует тому, что мощный энергетический поток, исходящий из источника, за короткий промежуток времени становится очень слабым. Из-за такой потери энергоресурса поражающая способность альфа-излучения становится крайне незначительной. Оно не в силах даже пройти сквозь омертвевшие кожные клетки, потому оно безопасно для организма при внешнем воздействии.

При использовании ускорителя его влияние уже может представлять опасность. Частички излучения мгновенно расщепляются на нуклиды, которые уже способны навредить здоровью. Оказавшись внутри организма через ЖКТ или дыхательные органы, доза радиации способна вызвать лучевую болезнь.

Из этого можно сделать вывод, что это облучение может представлять опасность лишь при попадании в открытые раны. Оказавшись внутри организма, частички существенно ускоряют деление клеток, что способствует изменению информации в генах, мутациям и формированию злокачественных опухолей. А при наличии лучевой болезни гибель неизбежна.

Область применения

Применение альфа-частиц в мирных целях практикуется давно.

Свойства лучей позволяет использовать их в таких сферах медицины:

Взаимодействие альфа-излучения с веществом.

История открытия

На рубеже XIX-XX веков два физика с мировым именем открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик Эрнест Резерфорд, который работал в Канаде в городе Монреале, и французский химик и физик Поль Вийяр, который ставил свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали различные виды радиации по их свойствам проникать через различные среды, а также по их взаимодействию с искусственным магнитным полем.

В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, имеющие наименьшую проникающую способность через различные предметы среди изучаемых видов радиации.

Способы защиты от альфа-излучения

Методы защиты подбирают с учетом особенностей лучей. В человеческий организм они проникают на небольшую глубину. Такое правило действует только внешнем облучении. Если частицы попадают с пищей или через дефекты кожного покрова, возникают негативные последствия. Развивается тяжелое отравление массивными элементами, образующими свободные атомы кислорода и водорода. Частицы поражают железы внутренней секреции и костный мозг.

Защититься от внешнего облучения помогает увеличение расстояния между человеком и источником радиации до 5 м.

Если это невозможно, используют такие средства:

Хорошим средством защиты становится плотная одежда, покрывающая все тело. Сложнее снизить риск внутреннего облучения.

В этом случае применяют такие средства:

Ускорить процесс выведения радиоизотопов из организма помогает употребление продуктов, содержащих витамины В и С, например перепелиные яйца. Они содержат аминокислоты, нейтрализующие опасное влияние радиации. Теми же свойствами обладает топинамбур, не накапливающий радионуклидов.

Элементарные частицы: протоны и нейтроны

В физике любой частице принято приписывать две основные характеристики — электрический заряд и массу, так как эти критерии определяют во многом ее свойства и поведение в конкретных физических условиях.

Как было сказано выше, альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Протон представляет собой элементарную частицу, имеющую массу 1,6726 * 10-27 кг и заряд +1,602 * 10–19 Кл. Что касается нейтрона, то его масса в 1,00137 раз больше, чем у протона, то есть составляет 1,67489*10-27 кг. Заряд нейтрона равен нулю, то есть эта частица является электрически нейтральной (отсюда и название — «нейтрон»).

Энергия образования

Чтобы рассчитать энергию образования альфа-частицы, следует воспользоваться знаменитым уравнением Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных постоянных нашей Вселенной — скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc2, где E — энергия, m — масса, c — скорость света в вакууме.

Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10-27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 108 м/с, получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Она равна E = 0,015 * 10-27 * 9 * 1016 = 1,35 * 10-12 Дж. В физике элементарных частиц принято энергии записывать в электрон-вольтах (эВ). Один электрон-вольт равен 1,602177 * 10−19 Дж. Тогда энергия образования альфа-частицы равна 8,426 * 106 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).

Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно провести простой расчет. Представим, что вся энергия образования альфа-частицы переводится на ее ускорение. Пользуясь уравнением Лоренца для нерелятивистских скоростей, то есть полагая, что кинетическая энергия-альфа частицы равна mv2/2, где v — скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 107 м/c, что составляет 6,7 % от скорости света в вакууме. Отметим, что задавать вопрос о том, на сколько увеличится масса альфа-частицы при таких скоростях, не имеет смысла, поскольку увеличением ее массы можно пренебречь, так как она составит всего 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.

Комплектность

В комплект поставки источников входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.

*) Источники могут поставляться комплектами или отдельными источниками, основные радионуклиды в источниках и номинальная активность радионуклидов определяются по согласованию с Заказчиком.

Воздействие на человека [ править | править код ]

Проникающая способность [ править | править код ]

Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R

измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см 2 ). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Длина пробега α-частицы в зависимости от её энергии и среды

Детектирование [ править | править код ]

Детектируются альфа-частицы с помощью сцинтилляционных детекторов, газоразрядных детекторов, кремниевых pin-диодов (поверхностно-барьерных детекторов, нечувствительных к бета- и гамма-излучению) и соответствующей усилительной электроники, а также с помощью трековых детекторов. Для детектирования альфа-частиц с энергиями, характерными для радиоактивного распада, необходимо обеспечить малую поверхностную плотность экрана, отделяющего чувствительный объём детектора от окружающей среды. Например, в газоразрядных детекторах может устанавливаться слюдяное окно с толщиной в несколько микрон, проницаемое для альфа-частиц. В полупроводниковых поверхностно-барьерных детекторах такой экран не нужен, рабочая область детектора может непосредственно контактировать с воздухом. При детектировании альфа-активных радионуклидов в жидкостях исследуемое вещество смешивается с жидким сцинтиллятором.

В настоящее время наиболее распространены кремниевые поверхностно-барьерные детекторы альфа-частиц, в которых на поверхности полупроводникового кристалла с проводимостью p

-типа создаётся тонкий слой с проводимостью
n
-типа путём диффузионного введения донорной примеси (например, фосфора). Приложение обратного смещения к
p-n
-переходу обедняет чувствительную область детектора носителями заряда. Попадание в эту область альфа-частицы, ионизирующей вещество, вызывает рождение нескольких миллионов электронно-дырочных пар, которые вызывают регистрируемый импульс тока с амплитудой, пропорциональной количеству родившихся пар и, соответственно, кинетической энергии поглощённой альфа-частицы. Поскольку обеднённая область имеет очень малую толщину, детектор чувствителен лишь к частицам с высокой плотностью ионизации (альфа-частицы, протоны, осколки деления, тяжёлые ионы) и малочувствителен к бета- и гамма-излучению.

Источник