Радиоактивное излучение альфа бета гамма
Что вы узнаете:
Радиоактивное излучение альфа бета гамма
Гамма-излучение является одним из трех типов естественной радиоактивности. Гамма-излучение — это электромагнитное излучение, подобное рентгеновскому излучению. Два других типа естественной радиоактивности — это альфа и бета излучение, которые находятся в форме частиц. Гамма-лучи являются наиболее энергичной формой электромагнитного излучения с очень короткой длиной волны менее одной десятой нанометра.
Гамма-излучение является продуктом радиоактивных атомов. В зависимости от отношения нейтронов к протонам в его ядре изотоп конкретного элемента может быть стабильным или нестабильным. Гамма-излучение активно используется в методах в неразрушающего контроля.
Когда энергия связи недостаточно сильна, чтобы удерживать ядро атома вместе, атом считается нестабильным.
Атомы с нестабильными ядрами постоянно меняются в результате дисбаланса энергии внутри ядра.
Со временем ядра нестабильных изотопов самопроизвольно распадаются или трансформируются в процессе, известном как радиоактивный распад.
Различные типы проникающего излучения могут испускаться из ядра и / или окружающих его электронов.
Нуклиды, которые подвергаются радиоактивному распаду, называются радионуклидами.
Любой материал, который содержит измеримые количества одного или нескольких радионуклидов, является радиоактивным материалом.
Типы излученияТипы излучения вызванного радиоактивным распадом. Когда атом подвергается радиоактивному распаду, он испускает одну или несколько форм излучения с достаточной энергией для ионизации атомов, с которыми он взаимодействует. Более подробно ознакомиться с историей излечения.
Альфа излучениеИонизирующее излучение может состоять из высокоскоростных субатомных частиц — выбрасываемых из ядра, или электромагнитного излучения (гамма-излучения), испускаемого либо ядром, либо орбитальными электронами.
Некоторые радионуклиды с высокой атомной массой (Ra226, U238, Pu239) распадаются под действием излучения альфа-частиц. Эти альфа-частицы представляют собой тесно связанные единицы из двух нейтронов и двух протонов в каждой (ядро He4) и имеют положительный заряд. Эмиссия альфа-частицы из ядра приводит к уменьшению двух единиц атомного номера (Z) и четырех единиц массового числа (A). Альфа-частицы испускаются с дискретными энергиями, характерными для конкретного преобразования, из которого они происходят. Все альфа-частицы от конкретного преобразования радионуклидов будут иметь одинаковые энергии.
Бета излучениеЯдро с нестабильным отношением нейтронов к протонам может распадаться за счет испускания высокоскоростного электрона, называемого бета-частицей.
Это приводит к чистому изменению одной единицы атомного номера (Z). Бета-частицы имеют отрицательный заряд, и бета-частицы, испускаемые конкретным радионуклидом, будут иметь энергию в диапазоне от нуля до максимального значения, которое характерно для конкретного преобразования.
Ядро, находящееся в возбужденном состоянии, может испускать один или несколько фотонов (пакетов электромагнитного излучения) дискретных энергий. Излучение гамма-лучей не изменяет число протонов или нейтронов в ядре, но вместо этого приводит к перемещению ядра из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией (от неустойчивого к стабильному). Гамма-излучение часто следует за бета-распадом, альфа-распадом и другими процессами ядерного распада.
Скорость распада изотопа (период полураспада)Каждый радионуклид распадается со своей уникальной скоростью, которая не может быть изменена никаким химическим или физическим процессом.
Полезным показателем этой скорости является период полураспада радионуклида.
Период полураспада определяется как время, необходимое для снижения активности какого-либо конкретного радионуклида до половины его первоначального значения. Другими словами, половина атомов вернулась в более стабильное состояние материала.
Периоды полураспада радионуклидов варьируются от микросекунд до миллиардов лет.
Период полураспада двух широко используемых промышленных изотопов составляет 74 дня для иридия-192 и 5,3 года для кобальта-60. Более точные вычисления могут быть сделаны для периода полураспада этих материалов, однако, эти времена обычно используются.
Обратите внимание, что углерод-14 не используется в радиографии, но является одним из многих полезных радиоактивных изотопов, используемых для определения возраста окаменелостей.
Замеры радиоактивности (альфа, бета, гамма и рентгеновское излучения)
В радиоэкологии, при различных видах работ, связанных работами с ионизирующим излучением, добычей урановых руд, нефтегазовой отрасли и других, радиационнопастных производствах, проводятся замеры радиоактивности альфа, бета и гамма излучения.
Для замеров радиоактивности, лаборатория ТОО «ЭКОЭКСПЕРТ» оснащена различными видами дозиметров и радиометров. Мы имеем большой опыт по измерению гамма радиоактивности при контроле металлолома, в нефтегазовом секторе, в исследованиях на Семипалатинском испытательном полигоне и др.
Одним из самых опасных видов радиоактивности считается гамма излучение. Всё потому, что гамма излучение обладает высокой проникающей способностью, т. е. может проникать сквозь большие толщи любого вещества. Защититься от этого излучения практически невозможно.
Гамма излучение – это электромагнитное излучение, которое принадлежит коротковолновому, (наиболее высокочастотному) участку спектра электромагнитных волн.
Гамма-излучение используется во многих сферах деятельности человека. Его можно встретить в технике (к примеру, дефектоскопия), радиационной химии, для инициирования различных химических превращений, (к примеру при полимеризации), в медицинской деятельности (лучевая терапия, стерилизация предметов и др.
), в пищевой промышленности и сельском хозяйстве (к примеру стерилизация продуктов), и др.
Гамма излучение так же является побочным результатом деятельности человека в атомной энергетике, добыче урана, нефтегазовом секторе, испытаниях ядерного оружия и др.
Альфа-излучение — это движение потока а-частиц ядер атомов гелия (при чем положительно заряженных), которое испускает вещество в процессе ядерной реакции.
В отличии от гамма излучения, альфа-излучение характеризуется большой ионизирующей, но и достаточно малой проникающей способностями. То есть листок бумаги может остановить альфа частицу. Но при попадании на слизистую область, в органы дыхания или на раны человека, может представлять большую опасность.
В радиоэкологии альфа излучение, в ряду ее низкой проникающей способности, во основном измеряется с поверхности различных материалов (оборудования, автотранспорт, спецодежда и т.д.). Так же замеры альфа радиоактивности проводятся в пыли, которая очень легко может попадать в органы дыхания, и в процессе исследования объектов на альфа излучающий газ радон.
Альфа излучение встречается на таких производствах как добыча и переработка урана, нефтегазовая отрасль, добыча радиевых руд и т.д. Так же альфа излучение можно встретить в медицине и в повседневной жизни.
Бета-излучение — это поток электронов (либо позитронов), которые образуются в результате бета-распада ядер атомов. Электроны и позитроны гораздо меньше альфа-частиц и умеют проникать вглубь тела уже на пару сантиметров.
Бета излучение встречается, наряду с остальными, довольно во многих сферах деятельности человека. Его можно встретить как на промышленных предприятиях, так ироговый эффект. Эффект проявляется тогда, когда количество погибших в результате облучения клеток и потерявших свойства воспроизводства и нормальной работы, достигает такого критического значения, что нарушаются функции пораженных органов.
Стохастические или вероятностные эффекты, не зависят от дозы облучения, но чем выше доза облучения, тем более вероятно, что у человека, получившего дозу, могут возникнуть стохастические эффекты.
Опасны радионуклиды накапливаются в органах человека не совсем неравномерно. В результате обмена веществ, проходящего в теле человека, радионуклиды замещают атомы стабильных элементов в разных структурах клеток и биологически активных соединениях. Это может привезти к высоким локальным дозам. При радиоактивном распаде вещества, образуются изотопы радионуклидов, которые принадлежат соседним группам периодической системы и это может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект отрицательного радиоактивного воздействия может проявиться даже не в том месте, которое подвергалось облучению.
Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При радиоактивном облучении увеличивается также вероятность появления злокачественных опухолей.
Archives des Alpha Beta Гамма-лучи
Физики назвали три типа излучения, испускаемого ядрами, альфа , бета и гамма , тремя первыми буквами греческого алфавита.
Карта режимов распада
Эта карта различных ядер окрашена в соответствии с типами распада, которым они подвергаются. Стабильные ядра, самоочевидно находящиеся вдоль линии стабильности, отмечены черным цветом. Бета-излучатели можно найти по обе стороны от этой кривой: бета-отрицательные (синие) встречаются в нейтронно-тяжелых ядрах, тогда как бета-положительные (оранжевые) встречаются в протонно-тяжелых ядрах. В правой части графика линия стабильности сменяется зоной преобладания альфа-излучателей (выделены желтым цветом). Можно также увидеть несколько чрезвычайно тяжелых частиц (очень далеко от линии стабильности), которые подвергаются спонтанному делению (зеленый цвет), и несколько ядер, испускающих либо протоны (красный цвет), либо нейтроны (фиолетовый цвет)
IN2P3/nuBase ©
Это соглашение об именах трех типов излучения используется с момента их открытия и применяется до сих пор. Древнегреческий алфавит был знаком физикам, питавшимся классической культурой.
Альфа-излучение — это название испускания альфа-частицы на самом деле ядер гелия, бета-излучение — это испускание электронов или позитронов, а гамма-излучение — это термин, используемый для испускания энергичных фотонов.
Когда в 1896 году было обнаружено, что соли урана производят неизвестное излучение, только что были открыты два типа излучения: рентгеновские и катодные лучи. В то время ядра, электроны и фотоны были неизвестны. Потребуются десятилетия, прежде чем происхождение всех этих лучей будет правильно понято, и несколько лет, чтобы определить их природу. Между прочим, было обнаружено, что катодные лучи и рентгеновские лучи представляют собой электроны и фотоны, подобные бета- и гамма-излучению.
Диаграмма распада
Это ядро радия-226, открытое Марией Кюри, распадается непосредственно за 9В 3 % случаев в ядрах радона выделяется альфа-частица. Однако в 7 % случаев ядро остается в возбужденном состоянии. Очень быстро возбужденное ядро радона избавляется от избытка энергии, испуская гамма-лучи.
Физики представляют различные режимы распада ядра с помощью диаграмм распада, подобных той, что представлена справа. Испускание гамма очень часто сопровождает превращения ядер.
© IN2P3 ©
Альфа-, бета- и гамма-распад являются результатом действия трех фундаментальных сил, действующих в ядре — «сильная» сила, «слабая» сила и «электромагнитная» сила. Во всех трех случаях испускание радиации увеличивает стабильность ядра, регулируя его соотношение протонов и нейтронов.
В случае альфа-излучения ядро пытается обрести стабильность, испуская «альфа-частицу», идентичную ядру гелия (два протона и два нейтрона).
Бета-излучение включает превращение нейтрона в протон посредством испускания электрона или обратный процесс, превращение протона в нейтрон посредством испускания позитрона (аналогично электрону, но с положительный заряд).
Гамма-излучение это просто потеря энергии ядром, девозбуждение ; очень похоже на излучение света или рентгеновских лучей энергичными атомами.
Альфа- и бета-распады почти всегда оставляют ядро в возбужденном состоянии. Гамма-излучение переводит ядро в более стабильное энергетическое состояние.
Альфа- и бета-распады часто происходят с трудом. Это могут быть очень медленные процессы. Время жизни некоторых радиоактивных ядер велико для бесконечно малых часов. Они могут быть и для нас. Время жизни естественных радиоактивных альфа-излучателей, таких как уран или торий, может достигать нескольких миллиардов лет.
Эти выбросы изменяют состав ядра, а значит, и природу атома. Альфа- и бета-радиоактивность не превращает свинец в золото, а трансмутирует материю, как это делают другие ядерные реакции.
Доступ к странице на французском языке
Радиоактивные частицы | Альфа, бета и гамма
Основные понятияВ этой статье мы исследуем свойства радиоактивных альфа-частиц, бета-частиц и гамма-лучей, а также то, как их остановить.
Темы, освещенные в других статьях- Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой
- Модель атома Резерфорда
- Модель атома Бора
- Как найти протоны, 907 нейтроны, 907 нейтроны и электроны в атоме?
Ученые-ядерщики используют термин «радиация» для обозначения излучения, испускаемого радиоактивными веществами.
Вещества считаются радиоактивными, если они часто участвуют в реакциях ядерного распада, таких как альфа-, бета- и гамма-распад. Если вы хотите узнать больше об особенностях реакций радиоактивного распада, ознакомьтесь с этой статьей.
В каждой из этих реакций распада участвует ядро атома, испускающее или излучающее радиоактивную частицу. Ученые-ядерщики называют эти частицы в зависимости от реакции распада, которая их производит. Например, при альфа-распаде образуются альфа-частицы, при бета-распаде образуются бета-частицы и так далее.
Как вы, вероятно, слышали, радиация считается опасной при воздействии на человеческие тела. Ученые-ядерщики классифицируют альфа-, бета- и гамма-излучение по двум параметрам, чтобы охарактеризовать их биологический вред: потенциал ионизации и глубина проникновения.
Ионизационный потенциал радиоактивных частиц Когда распадающееся ядро находится близко к человеческому телу, радиоактивные частицы воздействуют на открытые биологические молекулы.
В частности, альфа-, бета- и гамма-частицы могут извлекать или замещать электроны молекулы. Это «ионизирует» молекулу, что делает ее более нестабильной, что часто приводит к ее разрушению. Радиация наносит наибольший вред ДНК, которая разрушает и мутирует гены, что, как правило, приводит к раку и врожденным дефектам в последующих поколениях.
Различные радиоактивные частицы по-разному взаимодействуют с другими молекулами. Как заряженные частицы, альфа- и бета-частицы ионизируют другие молекулы за счет чрезвычайно сильных кулоновских сил. Тем временем гамма-частицы взаимодействуют через фотоэлектрический эффект, который все еще может ионизироваться, но имеет гораздо меньший потенциал.
Глубина проникновения радиоактивных частиц Однако, если человека и радиоактивное вещество разделяет некий слой защиты, не все частицы достигнут человека. Скорость служит наиболее важным фактором для определения глубины проникновения радиоактивной частицы. Когда частица сталкивается с абсорбентом, ее способность проникать в материал зависит от величины ее импульса.
Важно отметить, что более низкие скорости соответствуют более сильным импульсам.
Как мы знаем из кинетической молекулярной теории, скорость частицы зависит от ее массы и кинетической энергии:
K = (1/2)mv 2
и гамма-частиц. Кинетические энергии, тем временем, остаются намного ближе между альфа- (5-5,5 МэВ), бета-частицами (0,5-2,27 МэВ) и гамма-частицами (0,04-8 МэВ). Таким образом, масса служит важнейшим фактором, определяющим разницу скоростей между радиоактивными частицами. В частности, высокие скорости соответствуют низким массам, что приводит к меньшим импульсам и более высоким проникновениям.
Наличие кулоновских сил дополнительно уменьшает глубину проникновения.
Что такое
Alpha Radioactive Particle s?Когда атом подвергается альфа-распаду, его ядро испускает кластер из двух протонов и двух нейтронов.
Этот кластер, альфа-частица (ɑ), иногда называют «дважды ионизированным гелием» (He 2+ ), поскольку технически он является ядром атома гелия.
Альфа-частицы весят 4 атомные единицы массы, что делает их самыми тяжелыми из обычных частиц распада. Таким образом, они имеют самые низкие скорости и самые большие импульсы относительно бета- и гамма-частиц. Кроме того, их заряд +2 придает альфа-частицам сильнейшую кулоновскую силу. Благодаря высокому импульсу и кулоновской силе альфа-частицы обладают самым высоким потенциалом ионизации и наименьшей глубиной проникновения.
Чтобы остановить альфа-излучение, все, что вам нужно, это несколько микрометров материала в качестве защиты. Действительно, бумаги более чем достаточно, чтобы заблокировать практически все альфа-частицы. Даже когда альфа-излучение контактирует с кожей человека, только около 40 микрометров клеток кожи подвергаются действию альфа-частиц. Во многих случаях альфа-частицы даже не проходят через мертвые клетки внешнего слоя кожи.
Однако, если вы вдыхаете или едите вещество, испускающее альфа-частицы, ничто не защитит ваши клетки от альфа-частиц.
По этой причине ученые-ядерщики считают проглатывание или вдыхание альфа-излучения гораздо более серьезным, чем простое воздействие.
Что такое
бета-радиоактивная частица ?Когда атом подвергается бета-распаду, он испускает высокоэнергетический электрон, бета-частицу (β).
Бета-частица, следовательно, имеет гораздо меньшую массу 5,48 x 10 -4 атомных единиц массы. Далее, -1 придает бета-частицам кулоновскую силу, но с меньшей величиной заряда, чем альфа-частицы. Таким образом, бета-частицы имеют большую глубину проникновения, но более низкий потенциал ионизации, чем альфа-частицы.
Чтобы остановить бета-излучение, требуется всего несколько миллиметров алюминия. В то время как минимальные защитные слои защищают людей от ионизации, такой как альфа-частицы, реальная опасность бета-частиц исходит от проглатывания или вдыхания.
Интересно, что бета-частицы создают в воде жуткое голубое свечение, называемое черенковским излучением.
Это происходит только с большими количествами веществ, производящих бета-частицы. Таким образом, черенковское излучение обычно наблюдается в ядерных реакторах, где радиоактивное ядерное топливо погружено в бассейн с водой.
Когда атом подвергается гамма-распаду, он испускает высокоэнергетический фотон, гамма-частицу или гамма-луч (γ).
Физики обычно считают, что фотоны имеют незначительную массу или вообще не имеют массы. Кроме того, как упоминалось ранее, отсутствие заряда у гамма-частиц означает, что они не обладают значительной кулоновской силой. Таким образом, гамма-лучи имеют наибольшую глубину проникновения, но самый низкий потенциал ионизации.
Важно отметить, что кинетическая энергия и, следовательно, величина импульсов могут значительно различаться между различными источниками гамма-излучения. Например, никель-60 испускает гамма-лучи с энергией 1,33 МэВ, а сурьма-125 испускает гамма-лучи с энергией 1/50 энергии при 35,3 кэВ.
Поскольку технически они классифицируются как свет, а не как поток массированных частиц, определенный процент гамма-лучей всегда будет проникать через заданный защитный слой. Таким образом, ученые-ядерщики количественно определяют проникновение гамма-излучения с помощью HVL, или «слоя половинной мощности», который представляет собой толщину данного вещества, необходимую для остановки половины всего гамма-излучения.
Для энергий примерно 1,0 МэВ гамма-лучи имеют HVL 1 см свинца. Другие HVL включают 2,1 см стали и 6,0 см бетона. Из-за значительного проникновения гамма-лучей внешнее облучение представляет наибольшую опасность для здоровья человека.
Сводная таблица радиоактивных частицВ следующей таблице приведены свойства альфа-, бета- и гамма-радиоактивных частиц.
| Particle | Avg Energy | Charge | Ionization Mechanism | Ionization Potential | Penetration Depth | Minimum Protective Layer |
| Alpha | 5. |