co je alfa částice – definice

alfa částice jsou energetické jádra helia. Produkce alfa částic se nazývá alfa rozpad. Alfa částice se skládají ze dvou protonů a dvou neutronů spojených dohromady do částice identické s jádrem helia. Alfa částice jsou relativně velké a nesou dvojitý kladný náboj. Nejsou příliš pronikavé a kus papíru je může zastavit. Cestují jen pár centimetrů, ale ukládají všechny své energie podél svých krátkých cest., V jaderných reaktorech se vyrábějí například v palivu (alfa rozpad těžkých jader). Alfa částice jsou běžně vysílané všechny těžké radioaktivní jádra vyskytující se v přírodě (uran, thorium nebo radium), stejně jako transuranové prvky (neptunium, plutonium či americium). Zvláště energetické alfa částice (s výjimkou uměle zrychlených jader helia) se vyrábějí v jaderném procesu, který je známý jako ternární štěpení. V tomto procesu je jádro uranu rozděleno na tři nabité částice (štěpné fragmenty) místo normálních dvou., Nejmenší z fragmentů štěpení s největší pravděpodobností (90% pravděpodobnost) je extra energetická alfa částice.

Interakce Alfa Částic s Hmotou

Od elektromagnetické interakce se rozprostírá v určité vzdálenosti, není nutné pro alfa částice, aby se přímé srážce s atomem. Mohou přenášet energii jednoduše tím, že projdou blízko., Alfa částice interagují s hmotou především coulombovými silami mezi jejich kladným nábojem a záporným nábojem elektronů z atomových orbitalů. Alfa částice (stejně jako ostatní nabité částice) obecně přenášejí energii většinou excitací:

• . Nabitá částice může přenášet energii do atomu a zvyšovat elektrony na vyšší úroveň energie.
• ionizace. Ionizace může nastat, když nabitá částice má dostatek energie k odstranění elektronu. To má za následek vytvoření iontových párů v okolní hmotě.,

vytvoření párů vyžaduje energii, která je ztracena z kinetické energie alfa částice, což způsobuje její zpomalení. Kladné ionty a volné elektrony, vytvořené průchodu alfa částic se pak sejít, uvolnění energie ve formě tepla (např. vibrační energie nebo rotační energii atomů). Existují značné rozdíly ve způsobech energetické ztráty a rozptyl mezi průchod lehkých nabitých částic, jako jsou pozitrony a elektrony, těžké nabité částice, jako jsou fragmenty štěpení, alfa částice, muony., Většina těchto rozdílů je založena na odlišné dynamice kolizního procesu. Obecně platí, že při těžké částice se srazí s mnohem lehčí částice (elektrony v atomových orbitalů), zákony energie a zákon zachování hybnosti předpovídají, že pouze malý zlomek masivní částice je energie může být převedena na méně masivní částice. Skutečné množství převedené energie závisí na tom, jak úzce nabité částice prochází atomu a závisí to také na omezení z kvantování energetických hladin.,

Viz také: Interakce Těžkých Nabitých Částic s Hmotou

Brzdné Síly – Bethe Vzorec

pohodlné proměnná, která popisuje, ionizační vlastnosti okolní médium je brzdná síla., Lineární brzdná síla materiálu je definována jako poměr diferenciálu energetické ztráty částic v materiálu odpovídající diferenciální délka dráhy:

,kde T je kinetická energie nabitých částic, unie je počet elektron-iontových párů vytvořených na jednotku délky dráhy, a já jsem se označuje průměrná energie potřebná k ionizaci atomu ve střední. U nabitých částic se s klesající rychlostí částic zvyšuje s. Klasický výraz, který popisuje specifickou ztrátu energie, je známý jako vzorec Bethe., Ne relativistický vzorec našel Hans Bethe v roce 1930. Relativistickou verzi (viz níže) našel také Hans Bethe v roce 1932.

V tomto výrazu, m je klidová hmotnost elektronu, β se rovná v/c, co vyjadřuje částice je relativní rychlosti k rychlosti světla, γ je Lorentzova faktoru pro částice, Q se rovná jeho náboj, Z je atomové číslo střední a n je hustota atomů v objemu. Pro nerelativistické částice (těžké nabité částice jsou většinou nerelativistické) je dT/dx závislý na 1/v2., To lze vysvětlit tím, že čím větší čas nabitá částice stráví v záporném poli elektronu, když je rychlost nízká.

brzdná síla většiny materiálů je velmi vysoká pro těžké nabité částice a tyto částice mají velmi krátké rozsahy. Například rozsah alfa částice 5 MeV je přibližně pouze 0,002 cm v hliníkové slitině. Většina alfa částic může být zastavena běžným listem papíru nebo živé tkáně., Stínění alfa částic proto nepředstavuje obtížný problém, ale na druhé straně alfa radioaktivní nuklidy mohou vést k vážným zdravotním rizikům při požití nebo vdechování (vnitřní kontaminace).

Bragg Křivka

Bragg křivky je typický pro alfa částic a pro jiné těžké nabité částice a popisuje ztráty energie ionizujícího záření při cestování skrze hmotu. Pro tuto křivku je typický vrchol Bragg, který je výsledkem závislosti 1 / V2 na brzdné síle. K tomuto vrcholu dochází, protože průřez interakce se zvyšuje bezprostředně před tím, než se částice uvolní. Pro většinu trati zůstává náboj nezměněn a specifická ztráta energie se zvyšuje podle 1/v2., V blízkosti konce dráhy lze náboj snížit pomocí snímání elektronů a křivka může spadnout.

Braggova křivka se také poněkud liší v důsledku působení skalpování. Pro daný materiál bude rozsah téměř stejný pro všechny částice stejného druhu se stejnou počáteční energií. Vzhledem k tomu, že podrobnosti o mikroskopických interakcích, které prošly jakoukoli specifickou částicí, se náhodně liší, lze pozorovat malou změnu v rozsahu., Tato variace se nazývá straggling a je způsobena statistickou povahou procesu ztráty energie, který se skládá z velkého počtu jednotlivých kolizí.

Tento jev, který je popsán Bragg křivky, je využíván v částicové terapie rakoviny, protože to umožňuje soustředit se brzdná energie v nádoru a zároveň minimalizovat vliv na okolní zdravé tkáně.

---