АЛЬФА-ЛУЧИ
Смотреть что такое «АЛЬФА-ЛУЧИ» в других словарях:
альфа-лучи — ей; мн. Поток альфа частиц, возникающий в процессе радиоактивного распада веществ … Энциклопедический словарь
альфа-лучи — сущ., кол во синонимов: 1 • излучение (27) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
альфа-лучи — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN alpha rays … Справочник технического переводчика
альфа-лучи — alfa spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. alpha radiation; alpha rays; alpha particle radiation vok. Alphastrahlen, m; Alpha Strahlung, f; Alphastrahlung, f rus. альфа излучение, n; альфа лучи, m pranc. radiation alpha, f;… … Fizikos terminų žodynas
альфа-лучи — alfa spinduliai statusas T sritis chemija apibrėžtis Labai siauras alfa dalelių pluoštas. atitikmenys: angl. alpha rays rus. альфа лучи … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
альфа-лучи — alfa spinduliai statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Alfa dalelių srautas, skleidžiamas radioaktyviųjų medžiagų. atitikmenys: angl. alpha rays rus. альфа лучи … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
альфа-лучи — альфа луч и, ей … Русский орфографический словарь
Альфа-лучи — мн. Поток альфа частиц. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
альфа-лучи — (нрк) см. Альфа излучение … Большой медицинский словарь
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
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;
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.
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.
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Источник с радионуклидом Pu-239 * | 1 | |
| Пенал для укладки источника | 1 | |
| Свидетельство о метрологической аттестации (поверке) | 1 | |
| Паспорт на источник | 1 |
*) 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
| Среда | Энергия α-частиц, МэВ | |||
| 4 | 6 | 8 | 10 | |
| Длина пробега α-частицы, мм | ||||
| Воздух при нормальных условиях | 25 | 46 | 74 | 106 |
| Биологическая ткань | 0,031 | 0,056 | 0,096 | 0,130 |
| Алюминий | 0,016 | 0,030 | 0,048 | 0,069 |
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.
