Как защитится от негативного воздействия альфа-излучений. Альфа-излучение: проникающая способность

Альфа-излучение (альфа-лучи) - это один из видов ионизирующих излучений; представляет собой поток быстро движущихся, обладающих значительной энергией, положительно заряженных частиц (альфа-частиц).

Основным источником альфа-излучения служат альфа-излучатели - , испускающие альфа-частицы в процессе распада. Особенностью альфа-излучений является его малая проникающая способность. Пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким (сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5-8 см в воздухе).

Однако вдоль короткого пути альфа-частицы создают большое число ионов, то есть обусловливают большую линейную плотность ионизации. Это обеспечивает выраженную относительную биологическую эффективность, в 10 раз большую, чем при воздействии рентгеновского и . При внешнем облучении тела альфачастицы могут (при достаточно большой поглощенной дозе излучения) вызывать сильные, хотя и поверхностные (короткий пробег) ожоги; при попадании через долгоживущие альфа-излучатели разносятся по телу током крови и депонируются в органах и др., вызывая внутреннее облучение организма. Альфа-излучение применяют для лечения некоторых заболеваний. См. также , Излучения ионизирующие.

Альфа-излучение - поток положительно заряженных α-частиц (ядер атомов гелия).

Основным источником альфа-излучения являются естественные радиоактивные изотопы, многие из которых испускают при распаде альфа-частицы с энергией от 3,98 до 8,78 Мэв. Благодаря большой энергии, двукратному (по сравнению с электроном) заряду и относительно небольшой (по сравнению с другими видами ионизирующих излучений) скорости движения (от 1,4·10 9 до 2,0·10 9 см/сек) альфа-частицы создают очень большое число ионов, густо расположенных по их пути (до 254 тыс. пар ионов). При этом они быстро расходуют свою энергию, превращаясь в обычные атомы гелия. Пробеги альфа-частиц в воздухе при нормальных условиях - от 2,50 до 8,17 см; в биологических средах - сотые доли миллиметра.

Линейная плотность ионизации, создаваемой альфа-частицами, достигает нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях.

Ионизация, производимая альфа-излучением, обусловливает ряд особенностей в тех химических реакциях, которые протекают в веществе, в частности в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.). Эти радиохимические реакции, протекающие в биологических тканях под воздействием альфа-излучения, в свою очередь вызывают особую, большую, чем у других видов ионизирующих излучений, биологическую эффективность альфа-излучения. По сравнению с рентгеновским, бета- и гамма-излучением относительная биологическая эффективность альфа-излучения (ОБЭ) принимается равной 10, хотя в различных случаях она может меняться в широких пределах. Как и другие виды ионизирующих излучений, альфа-излучение применяется для лечения больных с различными заболеваниями. Этот раздел лучевой терапии называется альфа-терапией (см.).

См. также Излучения ионизирующие, Радиоактивность.

Альфа частица представляет собой положительно заряженную частицу в ядерной физике, которая образуется при распаде ядер и имеет два протона и два нейтрона. Поток таких частиц принято называть альфа излучением.

Впервые о данном явлении упомянул ученый Э. Резерфорд еще вначале XX в., который в числе первых предположил наличие бета, гамма и, конечно же, альфа частиц, провел много опытов превращения ядер азота в ядра кислорода. Среди нескольких видов излучений, альфа излучение наиболее безопасное для живых существ.

Основные характеристики

Альфа частица выглядит как симметричный объект в виде сферы, при радиусе приблизительно 2·10 -13 см. Что касается ее массы, то это — 6.6·10 -27 кг. Скорость ее передвижения довольно низкая, при выхождении из ядра, она способна перемещаться еще некоторое расстояние, затем останавливается.

При близком контакте с кожей человека она способна проникнуть на расстояние всего нескольких микрон. Это объясняется процессом ионизации, при котором поток отдает большую часть своей первоначальной энергии.

Взаимодействие альфа излучения с различными веществами

Частицы, образующие альфа излучение, являются довольно тяжелыми, вследствие чего у них небольшая скорость. Также, стоит отметить, что большое количество своей энергии они передают поглотителю при малой скорости, при этом образуется большое количество пар ионов. Для примера рассматривается частица со скоростью 20 мм/с которая способна образовать в воздухе приблизительно сто тысяч пар ионов.

Влияние на живые организмы

Внешняя проникающая способность данного излучения небольшая, может вполне задерживаться слоем бумаги. При малом внешнем воздействии возможно развитие злокачественных образований и нарушение правильного обмена веществ. Однако, при таком виде подвержены поражению слизистые участки тела и глаза, которые не поддаются дальнейшему излечению.

В процессе большого количества исследований, ученые пришли к выводу, что альфа частицы при попадании в живой организм с помощью пищи, воды и воздуха могут принести поистине катастрофические разрушения, поскольку они полностью сжигают живой организм изнутри. Особенно опасными признаны альфа частицы плутония 239, которые активно накапливаются в почках, печени, легких, селезенке и приводят к тяжелой форме лучевой болезни, затем и к скорому летальному исходу.

Научно-популярный фильм о Эрнесте Резерфорде

Уважаемые покупатели если вы проживаете за пределами г. Омск то для вас есть доставка по РОССИИ подробнее

Уважаемые омичи Вы можете приобрести* интересующий пульт по следующим адресам в Омске

• г. Омск, ул. Дианова, 1 (Универсам "Север") с 10.00 - 19.30
• г. Омск, ул. 20 Партсъезда, 35 (Советский рынок) с 10.00 - 17.00
• г. Омск Левый берег: рынок возле администрации КАО, ул. Бетховена 22/17 павильон №17 c 10:00 - 18:00

* для того, чтобы зарезервировать пульт дистанционного управления выберите нужную модель и сообщите ее любым способом

Адреса торговых точек в Омске

1. ул. Дианова, 1 (Универсам "Север") с 10.00 - 19.30 ежедневно

2. Улица 20 партсъезда 35 Контейнер Пульты на территории Советского рынка (находится напротив Хозяйственного магазина ряд 1а место 3)

Наша торговая точка находится в контейнере напротив этого хозяйственного магазина

3. ул. Бетховена 22/17 в здании павильона №17 расположенного на территории рынка возле Кировской администрации. В данном павильоне также располагается парикмахерская и продуктовый магазин "Домашница".

; в первой искусственно вызванной ядерной реакции (Э. Резерфорд , 1919, превращение ядер азота в ядра кислорода) участвовали именно альфа-частицы. Поток альфа-частиц называют альфа-лучами или альфа-излучением .

Альфа-частица
Символ:	α, α 2+ , He 2+
Альфа-частица
Ядро изотопа :	Гелий-4 ( 2 4 H e 2 + {\displaystyle \textstyle {{}_{2}^{4}\mathrm {He} ^{2+}}} )
Химический элемент :	Гелий
Состав:	2 протона , 2 нейтрона
Семья:	Бозон
Магнитный момент :	0
Электрический квадрупольный момент :	0
Массовое число (барионное число):	4
Масса :	3,727379240(82) ГэВ (около 6,644656⋅10 −27 кг)
Масса , а.е.м. :	4,001506179125(62)
Энергия связи :	28,11 МэВ (7,03 МэВ на нуклон)
Время жизни :	Стабильна
Чётность :	+
Квантовые числа :
Электрический заряд :	2
Спин :	0
Изотопический спин :	0
Гиперзаряд :	4

Образование

Альфа-частицы возникают при альфа-распаде ядер, при ядерных реакциях и в результате полной ионизации атомов гелия-4. Например, в результате взаимодействия ядра лития-6 с дейтроном могут образоваться две альфа-частицы: 6 Li + 2 H = 4 He + 4 He . Альфа-частицы составляют существенную часть первичных космических лучей ; большинство из них являются ускоренными ядрами гелия из звёздных атмосфер и межзвёздного газа , некоторые возникли в результате ядерных реакций скалывания из более тяжёлых ядер космических лучей. Альфа-частицы высоких энергий могут быть получены с помощью ускорителей заряженных частиц .

Свойства

Масса альфа-частицы составляет 4,001506179125(62) атомной единицы массы (около 6,644656⋅10 −27 кг), что эквивалентно энергии 3,727379240(82) ГэВ. Спин и магнитный момент равны нулю. Энергия связи составляет 28,11 МэВ (7,03 МэВ на нуклон) . Заряд альфа-частицы равен удвоенному элементарному заряду , или примерно 3,218·10 −19 Кл .

Проникающая способность

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.

Детектирование

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.

Воздействие на электронику

Вышеописанный механизм рождения электронно-дырочных пар альфа-частицей в полупроводниках может вызвать несанкционированное переключение полупроводникового триггера при попадании альфа-частицы с достаточной энергией на кремниевый чип. При этом единичный бит в памяти заменяется нулевым (или наоборот). Для уменьшения количества таких ошибок материалы, используемые в производстве микросхем, должны обладать низкой собственной альфа-активностью.

Воздействие на человека

Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8-15 МэВ . При движении альфа-частицы в веществе, она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов, и в результате этого очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада , не хватает даже для преодоления мёртвого слоя

Между длиной пробега Альфа-частицы-ч. Эти электроны нейтрализуют два из четырех положительных зарядов, но массы частицы практически не увеличивают. Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8-15 МэВ.

Альфа-частицы возникают при альфа-распаде ядер, при ядерных реакциях и в результате полной ионизации атомов гелия-4. Например, в результате взаимодействия ядра лития-6 с дейтроном могут образоваться две альфа-частицы: 6Li+2H=4He+4He. Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения.

Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности - масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы. 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.

Для уменьшения количества таких ошибок материалы, используемые в производстве микросхем, должны обладать низкой собственной альфа-активностью. При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов и в результате очень быстро теряет энергию. Внешнее альфа-облучение опасно для здоровья только в случае высокоэнергичных альфа-частиц (с энергией выше десятков МэВ), источником которых является ускоритель.

В то же время большинство исследовательских ускорителей α-частиц работает на энергиях ниже 3 МэВ. Пер с англ. / Под общей ред. М. Ф. Киселёва и Н. К. Шандалы. О. И. Василенко, Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Ж. М. Селиверстова, А. В. Шумаков «РАДИАЦИЯ», М., Изд-во Московского университета.

АЛЬФА-РАСПАД - распад ат. ядер, сопровождающийся испусканием a частицы. Альфа-распад - В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращения атомных ядер, обусловленные их взаимодействием с элементарными частицами, γ квантами или друг с другом. ТРОЙНОЕ ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР - особый вид деления ядер, когда образование 2 осколков сопровождается вылетом лёгкой заряж. частицы.

Равна 4,00273 атомных единиц массы или 6,644 10-24г, а её заряд равен 2 положительным элементарным единицам; спин и магнитный момент равны нулю. Энергия связи Альфа-частицы-ч. Энергия Альфа-частицы-ч., испускаемых естественными радиоактивными элементами, лежит в пределах от 2 до 9 Мэв; такого же порядка энергия Альфа-частицы-ч., испускаемых в ядерных реакциях. R=av3; если R выражается в см, а v в см/сек, то (для пробегов 3-7 см) а = 9,7 10-28.

9B+a®12C+a) и некоторых радиоактивных изотопов. ОБЭ) — определяются малым размером пробега a-частиц в тканях (сотые доли мм) и большой плотностью, вызываемой ими ионизации. При внешнем облучении поражаются только открытые участки кожи и роговица; но большие дозы Альфа-частицы-ч. Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис. 13.6). Вся установка размещалась в вакууме.

Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами.

Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество -лучи. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении -лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое. Физическая природа -, — и -лучей, очевидно, различна.

Бета-лучи. С самого начала — и -лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц. Встречаются частицы с самыми различными скоростями. Труднее было выяснить природу -частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Он измерил отношение заряда q частицы к ее массе m по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона - ядра атома водорода.

Но заряд -частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу -частицы. Зная суммарный заряд -частиц и их число, Гезерфод определил отношение этих величин, т. е. заряд одной -частицы. Этот заряд оказался равным двум элементарным. Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой.

ТОЛЬКО двух протонов. Появление каждой новой альфа-частицы означало, что распался еще один атом урана, так что Резерфорд мог определить, сколько атомов распадается в секунду. Однако в действительности вся масса атомабыла бы сосредоточена в единственной частице, в ядре диаметром всего лишь около 0,025 мм, т. е. в частице размером с небольшую песчинку. Это ядро атома окружено такими же маленькими электронами, движуш,имися вокруг него с очень большой скоростью.

Поскольку масса альфа-частицы почти в 7500 раз больше массы электрона, столкновения между ними могли вызывать лишь очень незначительные, почти незаметные отклонения альфа-ча-стиц. Именно по этой причине радий, полоний и другие редкие радиоактивные элементы можно найти в урановых минералах. Это произошло более или менее случайно, в ходе измерений рассеяния пучка альфа-частиц при их прохождении сквозь чрезвычайно тонкие листки золота и других тяжелых металлов.

Физики принялись за создание устройств, предназначенных для ускорения заряженных частиц в электрическом поле. Заставив частицы двигаться с ускорением, можно было повысить их энергию.

Спустя три года эти же физики бомбардировали атомы лития ускоренными протонами и получили альфа-частицы. Однако при таком подходе ряд вопросов оставался нерешенным. Существовали сомнения относительно того, может ли альфа-частица состоять из такого множества меньших частиц. Немецкий физик ВернерКарлГейзенберг (1901-1976) сразу же предположил, что положительно заряженные частицы большой массы представляют собой не протонно-электронные комбинации, а протонно-нейтронные.

Вначале бомбардировка атомных ядер велась положительно заряженными частицами протонами, дейтронами и альфа-частицами. Альфа-частицу можно рассматривать как гелий-4, а протон - как водород-1. Во внешних областях атома находятся отрицательно заряженные электроны, масса которых слишком мала, чтобы они могли мешать прохождению альфа-частиц. Такие огромные промежутки времени можно определить только путем подсчета числа альфа-частиц, испускаемых данной массой урана (или тория).

Исходя из этого, можно было предположить, что наряду с четырьмя протонами альфа-частица содержит также два электрона. При прохождении через вещество Альфа-частицы-ч. Особенность действия Альфа-частицы-ч. В настоящее время теория утверждает, что фотон это элементарная частица, не имеющая массы и заряда, но при этом проявляет гравитационные и электромагнитные взаимодействия.