Альфа излучение

18 ноября 2021

Альфа излучение – это поток альфа частиц. Говоря о радиации, обычно подразумевают, что эти частицы образуются в процессе распада ядра. Альфа частица представляет собой ядро атома гелия, которое содержит в себе 2 протона и 2 нейтрона. Давайте взглянем на модель альфа распада:

радиоактивность. альфа излучение

Здесь мы видим, что какое то ядро распадается на ядро гелия и ядро другого элемента. Но какие ядра могут испытывать такие превращения?

Какие ядра могут распадаться?

Как правило, альфа распаду подвержены последние элементы периодической системы. Связанно это с тем, что альфа превращение происходит по каналу сильного взаимодействия и при этом должны соблюдаться все законы сохранения, в том числе и закон сохранения энергии. То есть, энергия исходного ядра должна быть больше энергии образованного ядра и альфа частицы.

Энергия ядра складывается из массы покоя, энергии связи ядра и его кинетической энергии. Именно из-за энергии связи получается вывод, что такому превращению подвержены только тяжелые ядра. Давайте взглянем на этот вопрос по подробнее:

радиоактивность. альфа излучение

На этом графике мы видим значение средней энергии связи Е на один нуклон в ядре, в зависимости от массового числа А(число протонов + число нейтронов). Все ядра стремятся к максимальному значению этой энергии (к железу) и тут видно, что тяжелым ядрам нужно испытывать распад, чтобы прийти к такому состоянию. Следующим шагом будет выяснение зависимости энергии альфа частицы от массового числа исходного ядра.

радиоактивность. альфа излучение

Из этого графика можно сделать вывод, что энергия альфа частицы больше 0 для элементов, превосходящих 140 а. е.м. График имеет 2 пика и процесс альфа распада наиболее вероятен для ядер, находящихся правее после первого пика. То есть для ядер порядковый номер которых больше 82 (все дальше свинца).

Механизм по которому происходит альфа распад в этой статье я излагать не стану, ввиду его сложности и не малого объема. Если вам интересно как именно происходит данный вид превращений(процессы внутри ядра и необходимые условия), то пишите об этом в комментариях!

Основные источники альфа-излучения

Усовершенствовав методику изучения радиационного влияния, англичанин Резерфорд выяснил, что отклонение альфа-излучения фиксируется также в электрическом поле. Было замечено, что лучи больше тяготеют к отрицательному полюсу.

Так было установлено, что альфа-облучение относится к категории положительных частиц. Их параметры идентичны показателям гелиевых ядер. У обычного атома этого элемента в составе содержится всего пара электронов. В научной среде такие лучи носят название α-излучение.

Разобравшись с тем, что такое альфа-излучение, ученые начали искать его первоисточники. Схематически их можно разделить на две равноценные

  • естественные,
  • искусственные. https://aeregasto.ru/wp-content/uploads/istochnik.jpg

Всего существует четыре основных источника излучения разного происхождения:

  • Испускание ядер гелия. Происходит ядерный распад тяжелых элементов вроде радия, либо тория.
  • Межзвездный газ. Возникает из-за ускорения гелиевых ядер из космического пространства, которые стремятся преодолеть земное тяготение.
  • Научные эксперименты. Опыты, которые проводятся специалистами в условиях радиоизотопных лабораторий, должны включать в себя ускорители заряженных частиц. Все вместе это генерирует нужное облучение.
  • Промышленность. Подразумевает под собой различные объекты урановой индустрии и ядерные реакторы.

Особенности α-лучей в разных средах

Кроме необходимости знать, что такое альфа-излучение для защиты себя от его влияния, нужно разбираться в его особенностях.

Стартовая скорость таких частиц варьируется в рамках 14-20 тысяч км/с. По сравнению с бета-частицами они считаются более массивными. Разница составляет более 7300 раз. Из-за этого ионизирующая способность лучей считается высокой.

Среднестатистический показатель создания пара ионов тут составляет 200000 раз. Для этого должны быть соблюдены основные условия: свободное движение в воздухе, температура окружающей среды в 15 градусов и обычное атмосферное давление.

Но срок «жизнеспособности» этих частиц довольно ограничен. Вызвано это тем, что при ионизации требуются многочисленные энергетические затраты. После того как частицы начинают последовательно тормозить, их способность к ионизации значительно возрастает.

Свободный пробег частиц из альфа-гаммы по воздуху составляет не более 11 см при благоприятной среде. А вот жидкая и твердая среды не благоприятны для проникновения лучей. Здесь они не могут продвинуться даже на миллиметр.

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/см2). 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

Сферы использования альфа-излучения

Многие люди напуганы мифами касательно поражающей способности альфа-излучения, путая его с опасными рентгенологическими лучами.

После тщательного изучения особенностей альфа-частиц, ученые разработали отдельное направление терапии. Оно включает в себя дозированное воздействие на организм человека для достижения узкого круга результатов во благо улучшения здоровья.

Главными «действующими лицами» в подобных процедурах выступают изотопы вроде радона и торона. Они имеют строго ограниченный срок жизнедеятельности, из-за чего выводятся из организма естественным путем оперативно.

С их помощью медики проводят следующий спектр процедур:

  • ванны с привлечением радона;
  • употребление радоновой воды вовнутрь;
  • аппликации и орошения на основе радона;
  • ингаляции с радоновым компонентом.

Этот метод был взят на вооружение ведущими мировыми онкологами при лечении раковых опухолей. Он пользуется спросом и из-за того, что позволяет снизить число нужных для полного курса лечения процедур по сравнению с бета-облучением.

    Главными действиями, которыми обладает альфа-терапия, называют:
  • противовоспалительное,
  • обезболивающее,
  • успокаивающее.

Благодаря всему вышеперечисленному терапию стали задействовать при лечении заболеваний из области гинекологии и сердечно-сосудистых проблем. Передовые технологии позволяют прибегать к помощи альфа-частиц при лечении опорно-двигательного аппарата.

Но перед тем как включить представленную терапию в перечень медицинских процедур, прошедших одобрение, ученые годами исследовали влияние альфа-лучей. В ходе экспериментов они научились вычислять предельно допустимые дозировки для человека, оптимальные механизмы воздействия. Также исследователи создали целый ряд методов защиты от «прирученной» радиации.

Согласно некоторым исследованиям, альфа-лучи считается более эффективным и безопасным решением для больных, нежели более разрекламированное бета-облучение. Объясняется это тем, что альфа-частицы могут направляться сфокусировано на строго определенный участок. Это гарантирует возможность уничтожить опасные болезнетворные клетки точечно.

Область применения

Применение альфа-частиц в мирных целях практикуется давно.

Свойства лучей позволяет использовать их в таких сферах медицины:

    1. Физиотерапия. Ванны и аппликации с радоном способствуют улучшению общего состояния организма. Торон и радон, являющиеся слаборадиоактивными изотопами, быстро распадаются и выводятся, не поражая ткани. 2. Онкология. Альфа-частицы перемещаются, не отклоняясь, что позволяет им воздействовать только на опухоль. При точечном облучении требуется меньшее количество процедур. Вероятность появления побочных эффектов в этом случае минимальна. Терапия избавляет от болевых ощущений и признаков воспаления, возникающих при распространении раковых клеток. 3. Гинекология и кардиология. Альфа-терапия используется в лечении инфекционно-воспалительных процессов. При проведении терапии нужно правильно рассчитывать допустимые дозы и принимать во внимание возможность возникновения побочных эффектов.

действие

Взаимодействие альфа-излучения с веществом.

Как защититься от альфа-излучения

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать определенный вывод о безопасности α-излучения. Для таких лучей преградой является даже просто лист бумаги. При небольшом расстоянии возможно незначительное повреждение только верхних слоев кожи. Таким образом, внешнее воздействие не оказывает негативного влияния.

А вот попадание частиц альфа излучения внутрь организма может стать очень серьезной проблемой. Произойти это может разными способами.

Способы проникновения:

  • Повреждения на кожных покровах,
  • Зараженная вода,
  • Зараженная пища.

В результате при таком заражении происходит довольно сильная ионизация внутри организма, при этом происходит образование различных окислителей, которые оказывают негативное влияние на все системы организма.

Чтобы избежать внутреннего заражения, необходимо принять определенные меры защиты.

Меры безопасности

  • Использовать защитную одежду из специального материала в местах α-илучения.
  • Глаза необходимо защищать очками из органического стекла.
  • Если кожные покровы довольно чувствительные, то стоит смазывать их защитными кремами.
  • Не следует употреблять в пищу продукты и использовать воду, если они находились под воздействием излучения.
  • Помимо этого, следует знать, что можно добавить в рацион определенные продукты, а также витамины В и С, которые помогут вывести небольшие дозы излучения.

Таким образом, защита от вредного воздействия заключается в соблюдении мер безопасности.

Источники:

https://zen. yandex.ru/media/just_science_chanel/radioaktivnost-alfa-izluchenie-5bdf3ed9c6575b00aa8784d4

https://vladyka23.ru/entsiklopediya/opasnosti-al-fa-izlucheniya. html

https://aeregasto.ru/vidy-otravleniya/alfa-izluchenie. html

https://zaotravlenie.ru/izluchenie/alfa-izluchenie. html


Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]