mikä on Alfahiukkasen määritelmä

alfahiukkaset ovat heliumin energisiä ytimiä. Alfahiukkasten tuotantoa kutsutaan alfahajoamiseksi. Alfa-hiukkaset koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista sidottu yhteen hiukkanen identtinen helium ydin. Alfahiukkaset ovat suhteellisen suuria ja niissä on kaksinkertainen positiivinen varaus. Ne eivät ole kovin läpitunkevia ja paperinpala voi pysäyttää ne. Ne kulkevat vain muutaman sentin, mutta tallettavat kaikki energiansa lyhyille poluilleen., Ydinreaktoreissa niitä tuotetaan esimerkiksi polttoaineessa (raskaiden ytimien alfahajoaminen). Alfa-hiukkaset ovat yleisesti synnyttämä kaikki raskaat radioaktiiviset ytimet esiintyvät luonnossa (uraania, toriumia tai radium), sekä transuranic elementtejä (neptunium, plutonium ja amerikium). Erityisesti energinen alfa hiukkasia (paitsi keinotekoisesti nopeutettu helium ytimet) on tuotettu ydinvoima prosessi, joka tunnetaan komponentin fissio. Tässä prosessissa, ydin uraani on halkaistu kolmeen varautuneita hiukkasia (fissiofragmentit) sijaan normaali pari., Pienin fissiokatkelmista lienee (90% todennäköisyys) ylimääräinen energinen alfahiukkanen.

Vuorovaikutus Alfa-Hiukkasia, joiden Väliä

Koska sähkömagneettinen vuorovaikutus ulottuu jonkin matkaa, se ei ole välttämätöntä alfa-hiukkasia tehdä suora törmäys atomin. Ne voivat siirtää energiaa yksinkertaisesti ohittamalla lähellä., Alfahiukkaset vuorovaikuttavat aineen kanssa pääasiassa coulombien voimien kautta niiden positiivisen varauksen ja atomiorbitaalien elektronien negatiivisen varauksen välillä. Yleensä alfahiukkaset (kuten muutkin varatut hiukkaset) siirtävät energiaa useimmiten seuraavasti:

• heräte. Varautunut hiukkanen voi siirtää energiaa atomiin nostaen elektroneja korkeammille energiatasoille.
• ionisaatio. Ionisaatio voi tapahtua, kun varatulla hiukkasella on tarpeeksi energiaa elektronin irrottamiseen. Näin syntyy ionipareja ympäröivään aineeseen.,

parien luominen vaatii energiaa, joka häviää alfahiukkasen liike-energiasta aiheuttaen sen hidastumisen. Positiivisia ioneja ja vapaita elektroneja luotu kulkua alfa-hiukkasen sitten yhdistää, vapauttaa energiaa lämmön muodossa (esim. värähtelyenergiaa tai rotaatio energiaa atomien). Siellä on huomattavia eroja eri tapoja energian menetys ja sironta välillä valon kulkua varautuneita hiukkasia, kuten positronit ja elektronit ja raskas varautuneita hiukkasia, kuten fissiofragmentit, alfa-hiukkaset, muons., Suurin osa eroista perustuu törmäysprosessin erilaiseen dynamiikkaan. Yleensä, kun raskas hiukkanen törmää paljon kevyempi hiukkasten (elektronit atomi orbitaalit), lait energiaa ja vauhtia säilyttämistä ennustaa, että vain pieni murto-osa massiivisen hiukkasen energia voidaan siirtää vähemmän massiivinen hiukkanen. Todellinen määrä siirretty energia riippuu siitä, kuinka tarkasti varautuneita hiukkasia kulkee atom ja se riippuu myös rajoitukset quantisation energian tasoilla.,

Katso myös: Vuorovaikutus Raskaiden varattujen Hiukkasten ja Aineen

jarrutus – Bethe Kaava

kätevä muuttuja, joka kuvaa ionisaatio ominaisuudet väliaineessa on voimaa., Lineaarinen pysähtymättä valtaa materiaali on määritelty suhde differentiaali-energia tappio-partikkelin sisällä materiaalia vastaava ero reitin pituus:

,missä T on kineettinen energia ladattu hiukkanen, nion on useita elektroni-ioni-paria muodostettu per yksikkö reitin pituus, ja minä tarkoittaa keskimäärin energiaa tarvitaan ionisoi atomin keskipitkällä. Varatuille hiukkasille S kasvaa hiukkasnopeuden laskiessa. Erityistä energiahäviötä kuvaava klassinen lauseke tunnetaan Bethe-formulana., Ei-relativistisen kaavan löysi Hans Bethe vuonna 1930. Relativistisen version (Katso alla) löysi myös Hans Bethe vuonna 1932.

tämä ilmaus, m on lepomassa electron, β vastaa v/c, mikä ilmaisee hiukkasen nopeus suhteessa valon nopeuteen, γ on Lorentzin tekijä hiukkasen, Q on yhtä kuin sen periä, Z on järjestysluku keskipitkän ja n on atomien tiheys tilavuus. Nonrelativistisille hiukkasille (raskaat varatut hiukkaset ovat enimmäkseen nonrelativistisia) DT/dx on riippuvainen 1 / v2: sta., Tämä selittyy sillä, että varautunut hiukkanen viettää enemmän aikaa elektronin negatiivisessa kentässä, kun nopeus on pieni.

useimpien materiaalien pysäytysteho on erittäin korkea raskailla varatuilla hiukkasilla, ja näillä hiukkasilla on hyvin lyhyet vaihteluvälit. Esimerkiksi, alue 5 MeV alfa-hiukkanen on vain noin 0,002 cm alumiini. Useimmat alfahiukkaset voidaan pysäyttää tavallisella paperiarkilla tai elävällä kudoksella., Siksi suojaus alfa-hiukkasia ei aiheuta vaikea ongelma, mutta toisaalta alfa radioaktiiviset nuklidit voivat aiheuttaa vakavia terveyshaittoja, kun ne niellään tai hengitetään (sisäinen kontaminaatio).

Bragg Käyrä

Bragg käyrä on tyypillinen alfa-hiukkasia ja muiden raskaiden varattujen hiukkasten ja kuvataan energian menetys ionisoivan säteilyn aikana kulkea väliä. Tälle käyrälle on tyypillinen Bragg-huippu, joka johtuu pysäytystehon 1/v2 riippuvuudesta. Tämä huippu tapahtuu, koska vuorovaikutuksen poikkileikkaus kasvaa välittömästi ennen kuin hiukkanen tulee lepoon. Suurimmalla osalla radasta lataus pysyy ennallaan ja ominaisenergian menetys kasvaa 1/v2: n mukaan., Loppupuolella kappale, maksu voi olla vähennetty kautta electron nouto-ja käyrä voi pudota.

myös Bragg-käyrä poikkeaa jonkin verran jännittämisen vaikutuksesta. Tietyn materiaalin välillä tulee olla lähes sama kaikille hiukkasia samanlaista kanssa samaa alkuperäistä energiaa. Koska minkä tahansa tietyn hiukkasen läpikäymien mikroskooppisten vuorovaikutusten yksityiskohdat vaihtelevat satunnaisesti, voidaan havaita pieni vaihtelu vaihteluvälissä., Tämä vaihtelu on nimeltään straggling ja se on aiheuttanut tilastollinen luonne energian menetys prosessi, joka koostuu suuresta määrästä yksittäisiä törmäyksiä.

Tämä ilmiö, joka on kuvattu Bragg käyrä, käytetään hyväksi hiukkasten syövän hoidossa, koska tämän avulla pystytään keskittymään pysäyttää energian kasvain minimoiden vaikutus ympäröivään tervettä kudosta.

---