Hva er Alfa-Partikkel – Definisjon

Alfa-partikler er energisk kjerner av helium. Produksjon av alfa-partikler som kalles alfa forfall. Alfa-partikler som består av to protoner og to nøytroner bundet sammen til en partikkel identiske til helium i kjernen. Alfa-partikler er relativt store og bærer en dobbel positiv ladning. De er ikke veldig gjennomtrengende og et stykke papir som kan stoppe dem. De reiser bare noen få centimeter, men innskuddsbonus alle sine krefter sammen sine korte baner., I kjernefysiske reaktorer de er produsert for eksempel i drivstoff (alpha nedbrytning av tunge atomkjerner). Alfa-partikler er vanligvis slippes ut av alle tunge radioaktive kjerner forekommer i naturen (uran, thorium eller radium), samt transuranic elementer (neptunium, plutonium eller americium). Spesielt energisk alfa-partikler (unntatt kunstig akselerert heliumkjerner) er produsert i en kjernefysisk prosess, som er kjent som en trefoldig fisjon. I denne prosessen, kjernen av uran er splitted i tre partikler (fisjon fragmenter) i stedet for de vanlige to., Den minste av de fisjon fragmenter mest sannsynlig (90% sannsynlighet) for å være en ekstra energisk alfa-partikkel.

Samspill av Alfa-Partikler med Saken

Siden det elektromagnetiske samhandling strekker seg over en viss avstand, det er ikke nødvendig for en alfa-partikler til å gjøre en direkte kollisjon med et atom. De kan overføre energi bare ved å passere i nærheten., Alfa-partikler samhandle med saken først og fremst gjennom coulomb krefter mellom deres positive ladningen og negativ ladning av elektroner fra atomic orbitals. Generelt, er det alfa-partikler (som andre ladde partikler) overføre energi det meste av:

• Eksitasjon. Den ladde partikkelen kan overføre energi til å atom, heve elektroner til et høyere energinivå.
• Ionisering. Ionisering kan oppstå, når ladet partikkel har nok energi til å fjerne et elektron. Dette resulterer i en etablering av ion-par i rundt saken.,

Etableringen av parene som krever energi, som er gått tapt fra den kinetiske energien til alfa-partikkelen forårsaker den til å avta. Den positive ioner og frie elektroner som er opprettet ved passering av alfa-partikkel vil da gjenforenes, avgi energi i form av varme (f.eks. vibrerende energi eller rotasjonsenergi av atomer). Det er betydelige forskjeller i måter av energi tap og spredning mellom passering av lys ladede partikler, for eksempel positrons og elektroner og tunge partikler, for eksempel fisjon fragmenter, alfa-partikler, muoner., De fleste av disse forskjellene er basert på ulike dynamikken i kollisjon prosessen. Generelt sett, når en tung partikkel kolliderer med en mye lettere partikler (elektroner i atom-orbitals), lover energi og momentum bevaring forutsi at bare en liten brøkdel av massiv partikkel energi kan overføres til mindre massiv partikkel. Den faktiske mengden av overført energi avhenger av hvor nært ladede partikler passerer gjennom atom, og det er også avhengig av restriksjoner fra quantisation av energi nivåer.,

Se også: Samspill mellom Tunge Partikler med Saken

bremsekraft – Bethe Formel

En praktisk variabel som beskriver ionisering egenskaper av omgivende medium er bremsekraft., Den lineære å stoppe strømmen av materiale er definert som forholdet mellom differensial energi tap for partikkel i materialet til den tilsvarende differansen bane lengde:

,der T er den kinetiske energien til den ladde partikkelen, nion er antall elektron-ion par dannet per enhet banelengde, og jeg betegner den gjennomsnittlige energien som trengs for å ionize et atom i mediet. For ladde partikler, S øker som partikkel hastighet reduseres. Den klassiske uttrykk som beskriver spesifikke energi tap er kjent som Bethe formel., Den ikke-relativistiske formelen ble funnet av Hans Bethe i 1930. Den relativistiske versjon (se nedenfor) ble funnet også av Hans Bethe i 1932.

I dette uttrykket, m er resten massen til elektronet, β er lik v/c, hva uttrykker en partikkels hastighet i forhold til lysets hastighet, γ er Lorentz-faktoren til partikkelen, Q er lik til sin kostnad, Z er atomnummeret av middels og n er atomer tetthet i volum. For nonrelativistic partikler (tunge partikler er for det meste nonrelativistic), dT/dx er avhengig av 1/v2., Dette kan forklares med større gang ladet partikkel tilbringer i negativ feltet av elektronet, når hastigheten er lav.

Den bremsekraft av de fleste materialer er svært høy for tunge ladde partikler, og disse partiklene har svært korte serier. For eksempel omfanget av 5 MeV alfa-partikkel er omtrent bare 0,002 cm i aluminium legering. De fleste alfa-partikler kan bli stoppet av en vanlig ark eller levende vev., Derfor skjerming av alfa-partikler ikke være et vanskelig problem, men på den annen side alpha radioaktive nuclides kan føre til alvorlige helsemessige farer når de er svelget eller inhalert (intern kontaminering).

Bragg Kurve

Bragg kurve er typisk for alfa-partikler og for andre tunge partikler og beskriver energi tap av ioniserende stråling under reise gjennom saken. For denne kurven er typisk Bragg peak, som er resultatet av 1/v2 avhengighet av bremsekraft. Denne toppen oppstår fordi tverrsnitt av samhandling øker umiddelbart før partikkelen kommer til å hvile. For de fleste av sporet, lade forblir uendret og den spesifikke energien tap øker i henhold til 1/v2., Nær slutten av sporet, kostnader kan reduseres gjennom electron pickup og kurven kan falle av.

Bragg kurven skiller seg også noe på grunn av effekten av straggling. For et gitt materiale utvalget vil være nesten den samme for alle partikler av samme slag med samme opprinnelige energien. Fordi detaljene i den mikroskopiske vekselsvirkningene gjennomgått av noen spesifikk variere tilfeldig, en liten variasjon i utvalget kan observeres., Denne varianten kalles straggling og det er forårsaket av den statistiske arten av energi tap prosess som består av et stort antall av enkelte kollisjoner.

Dette fenomenet, som er beskrevet av Bragg kurve, er utnyttet i partikkel terapi av kreft, fordi dette gjør det mulig å konsentrere stoppe energi på svulsten og samtidig redusere effekten på omliggende friskt vev.

---