Контакты
Главная / Утепление и звукоизоляция

Размер альфа частицы. Альфа-излучение: проникающая способность. Защита от альфа-излучения. Химические методы защиты

Данное излучение с успехом применяется в медицине для лечения ряда онкологических заболеваний. Альфа-излучение обладает самой высокой биоактивностью, поэтому все источники излучения требуют особого отношения.

Удивительно, но на планете любое вещество имеет радиоактивный фон. Альфа-излучение представляет собой поток тяжелых и положительно заряженных нейтронов и протонов. Специалисты продолжают искать возможности использования нуклидов радиации в медицинской сфере и с успехом лечат с их помощью некоторые онкологические недуги. Но эти частички требуют крайне осторожного обращения, потому что они характеризуются высочайшей биоактивностью.

Впервые частицы этих лучей были зафиксированы британских ученым Эрнестом Резерфордом. Именно благодаря его научным изысканиям мир получил модель атома и узнал, что представляет собой альфа излучение. Эрнест смог расщепить излучение на элементы, воздействуя магнитным полем на радиоактивный препарат.

Специалист положил в запаянный цилиндр из свинца радиоактивное вещество, фотопластину и подверг их на выходе влиянию магнитного поля. Вследствие этого облучение расщеплялось на отдельные части. Пара лучей, отклонившиеся в противоположные стороны, были названы бета-лучами и альфа-лучами. Лучи, преломляющиеся под углом в 90 градусов, были названы гамма-лучами. Для характерен отрицательный заряд, а для альфа - положительный.

После исследования альфа-лучей Резерфорд выяснил, что альфа-частица по многим показателям похожа на атом гелия и обладает положительным зарядом. Также ученый узнал о следующих характеристиках альфа-излучения:

  • масса частички излучения - 4,0015 АЕМ (атомная единица массы);
  • энергия альфа-частички - от 2 до 9 МэВ;
  • у альфа-излучения проникающая способность крайне низкая - это отличительная особенность лучей;
  • самые распространенные источники - радиоактивные изотопы;
  • у альфа-луча очень короткий путь - его длина не превышает одиннадцати сантиметров.

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.

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 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.

Способы защиты

Результаты многочисленных исследований говорят о том, что внешнее воздействие этой разновидности излучения неопасно. Но, оказавшись в организме вместе с питательными продуктами, жидкостью или через поврежденный эпидермис, частицы могут стать причиной существенной интоксикацией. Мощная ионизация, наличие кислорода и водорода в составе лучей могут привести к опасным патологическим изменениям и сбоям.

Чтобы обезопасить себя, нужно просто отдалиться от источника излучения на 20−40 сантиметров. Как правило, этой меры предосторожности более чем достаточно.

Если говорить о внутреннем облучении, то здесь меры безопасности необходимо усилить. Человек, который находится в районе массового поражения, обязательно должен иметь при себе следующие защитные средства:

  • обувь и одежда из плотных тканей: перчатки, нарукавники, комбинезоны с удобными капюшонами, специальные туфли;
  • щиток и шлем, сделанные из оргстекла;
  • противогаз;
  • излучение способно проникнуть через открытые раны и поврежденный кожный покров, потому уязвимые поверхности нужно защитить специальными кремами, эмульсиями или пастами.

Помимо этого, для выведения продуктов распада излучения из организма следует потреблять рыбу, бобовые, капусту, цитрусовые и иные продукты, содержащие витамины С и В. Также быстрому выведению радиоактивных нуклидов способствует употребление в пищу топинамбура.

Примечательно, что незначительная проникающая способность альфа-частиц не дает возможности выявить радиацию с помощью обыкновенных дозиметров. Для этой цели применяют , который сообщает об опасности соответствующим пощелкиванием.

Польза изотопов излучения

Тщательное исследование химических и физических свойств этой разновидности облучения дало понять, что оно может быть не только вредно, но и достаточно полезно. Терапия с применением альфа-частичек позволяет эффективно бороться с большим количеством недугов в сочетании с основным лечением медикаментозными препаратами. Для организма могут быть полезны изотопы, получаемые из частичек: торон и радон. В медицине существует несколько разных процедур, при которых используются эти изотопы:

  • питье радоновой воды;
  • радоновые ванны;
  • компрессы и ингаляции на основе радона.

Невзирая на агрессивное поведение радиоактивных нуклидов альфа-лучей, специалисты считают, что именно этот вид облучения более безопасно и эффективно используется в медицине. При этом сеансов для ликвидации клеток рака потребуется гораздо меньше, нежели при терапии с помощью бета-лучей, потому что альфа-излучение оказывает непосредственное воздействие на очаг проблемы. Альфа-лечение используется для борьбы со следующими патологиями:

  • аритмия, болезни сосудов и сердца;
  • гормональные нарушения;
  • гинекологические проблемы;
  • заболевания позвоночника и суставов.

Помимо этого, альфа-терапия показывает неплохую эффективность при приступах паники и неврозах, потому что характеризуется успокаивающим эффектом, притупляет болезненные ощущения и снимает усталость.

Мы уже упоминали о многочисленных попытках повлиять на способность радия излучать радиоактивные лучи. Эти попытки не привели ни к какому результату. Однако, пытаясь воздействовать на радий магнитным полем, Пьер и Мария Кюри обнаружили, что хотя лучеиспускающая способность радия при помещении его в магнитное поле не меняется (интенсивность излучения остаётся неизменной), сами радиоактивные лучи претерпевают сильное изменение при прохождении через магнитное поле. Однородный до вступления в магнитное поле луч разделяется полем на два луча. Один из этих лучей рас-пространяется так, как если бы магнитное поле на него совершенно не действовало; другой луч под влиянием поля резко изменяет направление своего движения.

Ко времени опытов Беккереля физикам уже были известны лучи, способные отклоняться в магнитном поле. Это были лучи, образованные потоком электрически заряженных частиц, движущихся в одном направлении. Из направления отклонения можно определить знак заряда, т. е. установить, является ли заряд частицы положительным или отрицательным. Более подробные сведения могли быть получены при наблюдении движения этих частиц в магнитном и электрическом полях. Как мы увидим далее, в этом случае возможно определить не только заряд, но и его отношение к массе движущейся частицы. Из опытов Кюри вытекало, что движущиеся заряды отрицательны, а измеренное отношение заряда к массе оказа-лось равным 5,3-10 17 электростатических единиц на грамм. Таким же отношением заряда к массе обладают электроны, имеющие отрицательный электрический заряд. Из этого сопо-ставления можно было заключить, что по крайней мере часть лучей, испускаемых радием, представляет собой поток движу-щихся электронов.

Была измерена величина скорости электронов, испускаемых радием. Она оказалась весьма большой. Некоторые из элек-тронов имели скорость, близкую к скорости света, т. е. около 3.00 000 км в секунду.

Эти исследования немного приоткрыли таинственное покры-вало, окутывающее радиоактивные лучи, - оказалось, что часть их представляет собой поток движущихся электронов. Но что же представляет собой другая часть лучей, которая не отклоняется магнитным полем?

За её исследование взялся Резерфорд. Он заметил, что неотклоняемая в магнитном поле часть радиоактивных лучей обладает такими же странными особенностями в поглощении, как и весь пучок. Хорошо было известно и раньше, что при прохождении радиоактивных лучей через вещество различной толщины они поглощаются сначала очень сильно, а затем медленно, так что, в общем, они могут проходить через зна-чительные толщи вещества. Поэтому можно было думать, что радиоактивные лучи неоднородны и представляют собой «смесь» различных лучей, одни из которых поглощаются сильно, а другие слабо. Такая мысль до опытов Пьера и Марии Кюри никем не высказывалась. Однако, когда опыты Кюри подтвер-дили сложность состава радиоактивного излучения, естественно было предположить, что сильно поглощаемая часть излучения является потоком электронов, а другая часть этих лучей, которая, подобно лучам Рентгена, не отклоняется магнитом, так же как и лучи Рентгена, сравнительно слабо поглощается веществом. Опыт, однако, показал, что эта часть радиоактив-ных лучей ведёт себя в отношении поглощения так же, как и весь пучок. Уже очень тонкие слои вещества резко ослаб-ляют её интенсивность, а затем даже сравнительно толстые слои вещества поглощают остающиеся лучи незначительно.

Это различие и побудило Резерфорда к дальнейшим ис-следованиям.

А что, если и та часть лучей радия, которую Пьер и Ма-рия Кюри не смогли отклонить магнитным полем, тоже не-однородна? Что, если они пользовались слабым магнитным полем? Может быть, сильное магнитное поле окажет иное действие? И Резерфорд повторяет их опыты, но при этом он создаёт магнитное поле, гораздо более сильное, чем в их опытах.

Результат опытов Резерфорда оказался поразительным. Пучок лучей, который в опытах Кюри не отклонялся магнит-ным полем, в магнитном поле Резерфорда в свою очередь расщепился на две части. Одна из них по-прежнему не откло-нялась магнитным полем, а другая часть под действием силь-ного магнитного поля слегка отклонялась от своего первона-чального направления. Весьма интересным оказалось то, что эти лучи отклоня-лись в сторону, противоположную отклонению электронов. Следовательно, и эта часть радиоактивных лучей представ-ляет собой поток заряженных частиц (ибо на движение не-заряженных частиц магнитное поле не действует) и притом заряженных положительно. Опыт показал, что новые состав-ляющие радиоактивных лучей в отношении поглощения вели себя вполне определённым образом.

Рис. 1.

1 --радиоактивное вещество; 2 -- свинцовая коробочка с тонким каналом, в котором помещается радиоактивное вещество; 3 -- лучи, не отклонённые магнитным полем (гамма-лучи); 4 -- лучи, слабо отклоняемые магнитным полем (альфа-лучи); 5 -- лучи, сильно отклоняемые магнитным полем (бе-та-лучи); 6 --область, в которой создано магнитное поле.

Та часть радиоактивного излучения, которая совершенно не отклонялась магнитным полем, поглощалась очень незна-чительно. Та же часть радиоактивного излучения, которую

Резерфорду впервые удалось отклонить, поглощалась чрез-вычайно сильно.

Создавалось впечатление, что лучи, наблюдавшиеся вначале Беккерелем, пред-ставляют собой смесь трёх типов лучей.

На рис. 1 приведено схе-матическое изображение раз-деления радиоактивных лу-чей магнитным полем.

Радиоактивные лучи со-стоят из лучей трёх различ-ных типов. Каждый из них получил своё особое название и обозначение. Их обозначили и назвали тремя первыми бук-вами греческого алфавита: альфа (), бета () и гамма (). Альфа-лучами назвали те лу-чи, которые магнитным полем отклоняются слабо и представляют собой поток положительно заряженных ча-стиц. Бета-лучами стали назы-вать те лучи, которые сравни-тельно сильно отклоняются магнитным полем и представ-ляют собой поток электронов. Гамма-лучами стали называть лучи, которые совсем не отклоняются магнитным полем. Следует отметить, что альфа-лучи отклоняются в маг-нитном поле в виде узкого пучка, в то время как бета-лучи отклоняются магнитным полем в виде широкого размы-того пучка. Это обстоятельство говорит о том, что альфа-лучи, вылетающие из радия, имеют одинаковую энергию, а бета-лучи представляют собой поток электронов различной энергии.

Разделение радиоактивных лучей на альфа-, бета- и гамма--лучи позволило исследовать их свойства отдельно. Вот неко-торые результаты этих исследований.

Альфа-лучи поглощаются наиболее сильно. Тонкий листо-чек слюды или алюминия толщиной всего лишь в 0,05 мм поглощает альфа-лучи почти полностью. Достаточно завер-нуть радий в обыкновенную писчую бумагу, чтобы поглотить все альфа-лучи. Альфа-лучи сильно поглощаются воздухом. Слой воздуха толщиной всего лишь в 7 см поглощает альфа-лучи радия почти нацело.

Бета-лучи поглощаются веществом значительно слабее. Они в состоянии ещё в заметном количестве пройти через пластинку алюминия толщиной в несколько миллиметров.

Гамма-лучи поглощаются во много раз слабее бета-лучей. Они проходят через пластинку алюминия толщиной в несколько десятков сантиметров. Пластинка свинца толщиной в 1,3 см ослабляет интенсивность гамма-лучей всего лишь в два раза.

Помимо различия в степени поглощения, между альфа-, бета- и гамма-лучами существует большое различие в характере поглощения. Наиболее отчётливо оно проявляется в изменении интенсивности этих лучей при постепенном возрастании тол-щины поглощающего вещества.

Бета- и гамма-лучи поглощаются постепенно. Уже самые небольшие слои вещества в некоторой мере поглощают эти лучи. Число электронов и интенсивность гамма-лучей постепенно падают с увеличением толщины фильтрующего слоя.

Альфа-лучи ведут себя совершенно иначе. При прохожде-нии через малые слои вещества число альфа-частиц не изме-няется. Уменьшается только энергия этих частиц. С возра-станием толщины поглощающего слоя энергия частиц про-должает уменьшаться, но число их сохраняется. Так будет происходить до тех пор, пока толщина поглощающего слоя не достигнет некоторой определённой величины. Фильтр та-кой толщины задержит сразу все альфа-частицы.

Таким образом, каждая альфа-частица проходит в дан-ном веществе вполне определённый путь. Этот путь принято называть пробегом альфа-частицы. Пробег альфа-частицы за-висит от её энергии и от природы вещества, в котором она движется. Установив связь между пробегом и энергией альфа-частиц, можно в дальнейшем по величине пробега определять энергию альфа-частиц. Таким методом измерения энергии альфа-частиц широко пользуются на практике.

Сильное поглощение альфа-частиц может быть использовано для изучения их свойств.

Если взять радиоактивное вещество в виде шарика, то альфа-лучи, выходящие из всего объёма этого шарика, по-глощаются в самом шарике. Лишь очень тонкий поверхностный слой этого вещества испускает альфа-лучи, способные выйти наружу. Поэтому вне такого шарика должны наблюдаться главным образом бета- и гамма-лучи. Если же радиоактив-ное вещество распределить очень тонким слоем, то будут дей-ствовать почти- в одинаковом количестве все три рода лучей.

Сравнением действия радиоактивных лучей от толстого ра-диоактивного источника с действием радиоактивного препарата, распределённого в виде очень тонкого слоя, было установлено, что именно альфа-лучи ответственны за то, что радиоактивные лучи вызывают флюоресценцию и делают воздух проводником электричества.

Хорошо известно, что воздух делается проводником элек-тричества в том случае, если в нём образуются заряженные атомы - ионы. Альфа-лучи ионизуют воздух примерно в сто раз сильнее, чем бета- и гамма-лучи от того же радиоактив-ного источника. Но на образование ионов - на ионизацию воздуха требуется энергия. Было установлено, что на обра-зование одной пары ионов в воздухе требуется вполне опреде-лённая энергия, равная 33 электрон-вольтам В ядерной физике очень употребительна единица энергии, которую принято называть электрон-вольтом. Один электрон-вольт - это энергия, которую приобретает электрон, проходящий в электри-ческом поле разность потенциалов в 1 вольт. Один электрон-вольт - очень малая единица энергии, равная всего лишь 1,6-10- 1Э джоуля. Так как альфа-частицы образуют много ионов, то при своём движении в воздухе они тратят большое количество энергии. Этим и объясняется описанное ранее свойство альфа-лучей сильно поглощаться различными веществами. Впоследствии мы расска-жем, как было измерено число пар ионов, создаваемых одной альфа-частицей. Сейчас мы ограничимся только указанием этой цифры. Оказалось, что одна альфа-частица создаёт в воз духе около 200000 пар ионов. Это позволяет нам оценить энергию одной альфа-частицы. Энергия альфа-частицы оказа-лась приблизительно равной 6000000 электрон-вольт.

Альфа излучение является одним из трех радиоактивных потоков, которые возникают при распаде и представляет собой поток частиц с положительным зарядом.

Очень многих людей интересует, что же действительно оно собой представляет и какое влияние оказывает на человеческий организм.

Понятие

Ученый Э. Резерфорд решил провести эксперимент и поместил излучатель радиации в магнитное поле. В результате произошло разделение потока на три разные части – альфа, .

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:

  • Вес частиц составляет примерно 4,0015 атомных единицы,
  • Энергия таких лучей находится в диапазоне от 4 до 9 МэВ.
  • Низкая проникающая способность – это главная особенность альфа излучения.
  • Путь таких лучей равен расстоянию от источника до той точки, в которой их движение затухает. В воздушной среде длина пути может достигать одиннадцати сантиметров, а в более плотных средах она совсем минимальна.

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:

  • При ядерном распаде некоторых тяжелых элементов происходит высвобождение атомов гелия. Например, радий или торий.
  • Космическое происхождение обусловлено движением таких частиц под воздействием земного притяжения.
  • Возможно образование альфа излучения при проведении каких-либо опытов в лабораторных условиях.
  • Промышленные объекты, связанные с ядерной энергией.

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.

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:

  • 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.

Где используется альфа-излучения

Учитывая безопасность такого излучения во внешнем воздействии, его используют в медицинских целях.

В такой терапии используются изотопы, возникающие во время потока альфа частиц, например, радон.

Процедуры:

  • Ванны с радоном,
  • Питье воды с этим элементом,
  • Аппликации и орошения,
  • Дыхательные процедуры воздухом с наличием радона.

Научно доказано, что альфа излучение намного безопаснее и полезнее, чем бета. Это поток частиц, который проще контролировать, его требуется меньше для того, чтобы справиться со злокачественными образованиями. Помимо этого, такое лечение оказывает благоприятное влияние на многие системы организма.

Системы:

  • Сердечная,
  • Сосудистая,
  • Гинекология,
  • Двигательный аппарат.

Данная характеристика альфа излучения дает возможность считать его довольно безопасным и даже полезным для человеческого организма. Медицинские учреждения используют его для помощи даже онкологических больных. Однако не стоит забывать, что это все же радиоактивное излучение, поэтому самостоятельно злоупотреблять им не стоит.

Необходимо также опасаться проникновения внутрь частиц альфа излучения в виду их довольно серьезного и опасного влияния на организм и жизнь человека в целом. Про излучение другими вещами можно

Видео: принцип действия и источник альфа-частиц

Понятие «излучение» включает в себя весь диапазон электромагнитных волн, а также электрический ток, радиоволны, ионизирующее излучение. При последнем изменяется физическое состояние атомов и их ядер, превращая их в заряженные ионы или продукты ядерных реакций. Мельчайшие частицы обладают энергией, которая постепенно теряется при взаимодействии со структурными единицами. В результате движения вещество, через которое проникают элементы, ионизируется. Глубина проникновения различна для каждой частицы. Из-за способности изменять вещества радиоактивный свет наносит вред организму. Какие виды излучений существуют?

Корпускулярное испускание. Альфа-частицы

Данный вид представляет собой поток радиоактивных элементов, чья масса отлична от нуля. Примером является альфа и бета-излучение, а также электронное, нейтронное, протонное и мезонное. Альфа-частицы - это ядра атомов, которые испускаются при распаде некоторых радиоактивных атомов. Они состоят их двух нейтронов и двух протонов. Альфа-излучение - это ядра атомов гелия, которые положительно заряжены. Естественное испускание характерно для неустойчивых радионуклидов рядов тория, урана. Альфа-частицы выходят из ядра со скоростью до 20 тысяч км/сек. По пути движения они образуют сильную ионизацию среды, отрывая электроны из орбит атомов. Ионизация лучами приводит к химическим изменениям в веществе, а также к нарушению ее кристаллической структуры.

Характеристика альфа-излучения

Лучи такого вида представляют собой альфа-частицы массой 4,0015 атомных единиц. Магнитный момент и спин равны нулю, а заряд частиц - удвоенному элементарному заряду. Энергия альфа-лучей находится в пределах 4-9 МэВ. Ионизирующее альфа-излучение проявляется при потере атома своего электрона и превращении его в ион. Выбивание электрона происходит за счет большого веса альфа-частиц, которые больше его практически в семь тысяч раз. При прохождении через атом и отрыве каждого отрицательно заряженного элемента частицы теряют свою энергию и скорость. Способность ионизировать материю теряется, когда вся энергия потрачена и альфа-частица преобразуется в атом гелия.

Бета-излучение

Это процесс, при котором электроны и позитроны образуются при бета-распаде элементов от самых легких до самых тяжелых. Бета-частицы сотрудничают с электронами атомных оболочек, передают им часть энергии и вырывают их с орбит. В этом случае образуется положительный ион и свободный электрон. Альфа и бета - излучение обладают разной скоростью движения. Так, для второго вида лучей она приближается к скорости света. Поглотить бета-частицы можно с помощью слоя алюминия толщиной в 1 мм.

Гамма-лучи

Образуются при разложении радиоактивных ядер, а также элементарных частиц. Это коротковолновый тип электромагнитного излучения. Оно образуется при переходе ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное. Имеет короткую длину волны, поэтому обладает высокой проникающей способностью, что может нанести серьезный вред здоровью человека.

Свойства

Частицы, которые образуются при распаде ядер элементов, могут по-разному взаимодействовать с окружающей средой. Такая связь находится в зависимости от массы, заряда, энергии частиц. К свойствам радиоактивного излучения можно отнести следующие параметры:

1. Проникающую способность.

2. Ионизацию среды.

3. Экзотермическую реакцию.

4. Воздействие на фотоэмульсию.

5. Возможность вызвать свечение люминесцирующих веществ.

6. При длительном воздействии возможны химические реакции и распад молекул. Например, изменяется цвет предмета.

Перечисленные свойства используются при обнаружении излучений по причине неспособности человека улавливать их своими чувствами.

Источники излучений

Существуют несколько причин испусканий частиц. Это могут быть земные или космические объекты, которые содержат радиоактивные вещества, технические устройства, выделяющие ионизирующие излучение. Также причинами появления радиоактивных частиц могут быть ядерно-технические установки, контрольно-измерительные устройства, медицинские препараты, разрушение хранилищ радиационных отходов. Опасные источники делятся на две группы:

  1. Закрытые. При работе с ними излучение не проникает в окружающую среду. Примером будет являться радиационная техника на АЭС, а также аппаратура в рентген-кабинете.
  2. Открытые. В этом случае облучению подвергается окружающая среда. Источниками могут быть газы, аэрозоли, радиоактивные отходы.

Элементы ряда урана, актиния и тория являются естественными радиоактивными элементами. При их распаде происходит излучение альфа-, бета-частиц. Источниками альфа-лучей является полоний с атомной массой 214 и 218. Последний представляет собой продукт распада радона. Это ядовитый в больших количествах газ, который проникает из почвы и накапливается в подвалах домов.

Источники альфа-излучения высоких энергий представляют собой разнообразные ускорители заряженных частиц. Одним из таких устройств является фазотрон. Он представляет собой циклический резонансный ускоритель с постоянным управляющим магнитным полем. Частота ускоряющего электрического поля будет медленно изменяться с периодом. Частицы движутся по раскручивающийся спирали и ускоряются до энергии, равной 1 ГэВ.

Способность проникать через вещества

Альфа-, бета-, гамма-излучения обладают определенным пробегом. Так, движение альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, когда бета-частицы способны пройти несколько метров, а гамма-лучи - до сотни метров. Если человек испытал внешнее альфа-излучение, проникающая способность которого равна поверхностному слою кожи, то он будет в опасности только в случае открытых ран на теле. Сильный вред наносит употребление пищи, облученной данными элементами.

Бета-частицы могут внедриться в организм только на глубину не больше 2 см, а вот гамма-частицы способны вызвать облучение всего тела. Лучи последних частиц могут задержать только бетонные или свинцовые плиты.

Альфа-излучение. Влияние на человека

Энергии этих частиц, образующихся при радиоактивном распаде, не хватит на преодоление начального слоя кожи, поэтому внешнее облучение не несет вреда организму. Но если источником образования альфа-частиц служит ускоритель и их энергия достигает выше десятков МэВ, то угроза нормальному функционированию организма присутствует. Огромный вред наносит непосредственное проникновение внутрь тела радиоактивного вещества. Например, через вдыхание отравленного воздуха или через пищеварительный тракт. Альфа-излучение способно в минимальных дозах вызвать у человека развитие лучевой болезни, которая часто заканчивается смертью пострадавшего.

Альфа-лучи нельзя обнаружить с помощью дозиметра. Попав в организм, они начинают облучать близлежащие клетки. Организм вынуждает клетки делиться быстрее, чтобы возобновить пробел, но заново рожденные опять подвергаются вредному воздействию. Это приводит к потере генетической информации, мутациям, образованию злокачественных опухолей.

Допустимые пределы облучения

Норма ионизирующего излучения в России регулируется «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». Согласно данным документам, пределы облучения разработаны для следующих категорий:

1. «А». К ней относятся сотрудники, которые работают с источником излучений на постоянной основе или временно. Допустимый предел рассчитывается как индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год. Это так называемая предельно допустимая доза.

2. «Б». Категория включает часть населения, которая может подвергаться воздействию источников облучения, так как проживает или работает рядом с ними. В этом случае также рассчитывается допустимая доза за год, при которой в течение 70 лет не будут происходить нарушения здоровья.

3. «В». К типу относится население области, края или страны, попавшее под излучение. Ограничение облучения происходит с помощью введения норм и контроля радиоактивности объектов в окружающей среде, вредных выбросов с АЭС, учитывая дозовые пределы для предыдущих категорий. Влияние излучений на население не подлежит регламенту, так как уровни облучения очень низки. В случаях радиационной аварии в регионах применяются все необходимые меры безопасности.

Меры безопасности

Защита от альфа-излучения не представляет собой проблемы. Радиационные лучи полностью задерживаются плотным листом бумаги и даже человеческой одеждой. Опасность возникает только при внутреннем облучении. Чтобы избежать его, используются средства индивидуальной защиты. К ним относятся спецодежда (комбинезоны, шлемы из молескина), пластиковые фартуки, нарукавники, резиновые перчатки, специальная обувь. Для защиты глаз применяются щитки из оргстекла, также используются дерматологические средства (пасты, мази, кремы), респираторы. На предприятиях прибегают к мерам коллективной защиты. Что касается защиты от газа радона, способного накапливаться в подвалах, ванных комнатах, то в этом случае необходимо часто проветривать помещения, а подвалы изнутри изолировать.

Характеристика альфа-излучения приводит нас к выводу о том, что данный вид имеет низкую пропускную способность и не требует серьезных мер защиты при внешнем облучении. Большой вред наносят эти радиоактивные частицы при проникновении внутрь организма. Элементы данного вида распространяются на минимальные расстояния. Альфа-, бета-, гамма-излучения отличаются друг от друга своими свойствами, проникающей способностью, влиянием на окружающую среду.

Ни для кого не секрет, что радиация вредна. Это знают все. Все слышали про ужасные жертвы и опасность радиоактивного воздействия. Что же такое радиация? Как она возникает? Существуют ли разные виды радиации? И как от нее защититься?

Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. В принципе радиация - это все виды существующих в природе излучений - радиоволны, видимый свет, ультрафиолет и так далее. Но излучения бывают различными, некоторые из них полезны, некоторые вредны. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества. Разберем, как на уроках физики объясняют явление радиоактивности.

Радиоактивность в физике

Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро - это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.

Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.

Бета-излучение

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.

В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно - избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.