АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЕ

АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЕ — излучение, состоящее из альфа-частиц (ядер атомов гелия). Альфа-частица обладает положительным зарядом, по абсолютной величине вдвое большим заряда электрона. Масса альфа-частицы примерно в четыре раза больше массы протона (см.).

Альфа-излучение образуется при распаде некоторых радиоактивных ядер (см. Альфа-распад, Радиоактивность). Альфа-излучение имеет относительно большие величины энергии частиц, достигающие 2 — 10 Мэв. Обычно испускаемые ядрами альфа-частицы состоят из одной или нескольких групп, характеризуемых определенными значениями энергии.

Периоды полураспада радиоактивных ядер, испускающих альфа-излучение, изменяются в очень широких пределах (от миллионных долей секунды до многих миллиардов лет). При этом соблюдается такая закономерность: чем больше период полураспада изотопа, тем меньше энергия и пробег испускаемых им альфа-частиц, и наоборот.

Альфа-излучение может также возникать в результате превращений ядер при их взаимодействиях между собой или с элементарными частицами. Такие превращения называют ядерными реакциями. Потоки ускоренных альфа-частиц можно получить искусственным путем с помощью ускорителей заряженных частиц (см.).

Альфа-излучение входит в состав галактического космического излучения и солнечного корпускулярного излучения.

При прохождении через вещество альфа-частицы взаимодействуют с атомами среды в основном за счет электромагнитного взаимодействия с электронной оболочкой атомов и молекул. При этом альфа-частицы теряют часть своей энергии на возбуждение атомов и молекул среды и их ионизацию.

При столкновении с ядрами атомов альфа-частицы испытывают электромагнитные взаимодействия, в основном приводящие к рассеянию частиц, а также ядерные взаимодействия, приводящие к ядерным реакциям. Ядерные реакции, вызываемые альфа-излучения, приводят к образованию вторичных заряженных и незаряженных частиц.

Соотношение процессов электромагнитных и ядерных взаимодействии зависит от энергии альфа-излучений и характеристик среды. В диапазоне энергий альфа-излучения до нескольких десятков мегаэлектрон-вольт основным механизмом потерь энергии являются электромагнитные взаимодействия с электронной оболочкой атомов.

Энергия, теряемая альфа-частицей в веществе на единице длины пути, достигает максимального значения в области 1 Мэв, а для воды это максимальное значение составляет около 2,3 Мэв на 10 мкм пути. Такие большие потери энергии альфа-излучения обусловливают небольшую величину пробега в веществе. Так, пробег альфа-излучения с энергией 4 Мэв составляет в воздухе 2,5 см, в алюминии — 16 мкм и в биологической ткани примерно 31. При увеличении энергии до 10 Мэв пробеги увеличиваются до следующих значений: в воздухе — 10,6 см, в алюминии — 69 мкм и в биологической ткани — примерно 130 мкм. Из этих данных видно, что слой алюминия толщиной около 70 мкм и биологической ткани около 130 мкм полностью поглощает альфа-излучение с энергией до 10 Мэв. Таким образом, для защиты от внешних потоков альфа-излучения, испускаемого радиоактивными веществами, нужны лишь тонкие слои вещества.

Биологическое действие альфа-излучения сильнее выражено по сравнению со стандартным рентгеновским излучением, что обусловлено большей величиной потерь энергии альфа-излучения на единицу длины и соответственно большей плотностью ионизации. Это приводит к значительным величинам фактора качества излучения, используемого в расчетах радиационной защиты. Так, если для стандартного рентгеновского излучения фактор качества принят за единицу, то для альфа-излучения его значения примерно составляют: при энергии 40 Мэв — 4; 20 Мэв — 1; 10 Мэв — 10; 6 Мэв — 13; 2 Мэв и менее — 20. Высокая биологическая эффективность альфа-излучения должна учитываться при планировании защитных мероприятий.

Альфа-излучение широко применяют в медицине — см. Альфа-терапия, Радоновые воды.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: