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α射線(xiàn)（高速運動(dòng)的氦原子核）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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α射線(xiàn)

高速運動(dòng)的氦原子核

α射線(xiàn)亦稱(chēng)α粒子束，高速運動(dòng)的氦原子核。α粒子由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成。它的靜止質(zhì)量為6.64×10-27千克，帶電量為3.20×10-19庫。物理學(xué)中用He表示α粒子或氦核。盧瑟福首先發(fā)現天然放射性是幾種不同的射線(xiàn)。他把帶正電的射線(xiàn)命名為α射線(xiàn)；帶負電的射線(xiàn)命名為β射線(xiàn)。在以后的一系列實(shí)驗中盧瑟福等人證實(shí)α粒子即是氦原子核。

基本信息

中文名	α射線(xiàn)
外文名	α ray
發(fā)現時(shí)間	1898年
發(fā)現者	歐內斯特·盧瑟福
實(shí)質(zhì)	高速運動(dòng)的氦原子核

簡(jiǎn)介

α粒子

即氦核。由兩個(gè)質(zhì)子及兩個(gè)中子組成，并不帶任何電子，亦即等同于氦的內核，或電離化后的氦，He。

通常具有放射性而原子量較大的化學(xué)元素，會(huì )透過(guò)α衰變放射出α粒子，從而變成較輕的元素，直至該元素穩定為止。由于α粒子的體積比較大，又帶兩個(gè)正電荷，很容易就可以電離其他物質(zhì)。因此，它的能量亦散失得較快，穿透能力在眾多電離輻射中是最弱的，人類(lèi)的皮膚或一張紙已能隔阻α粒子。但是它有很強的電離本領(lǐng)。

α射線(xiàn)實(shí)質(zhì)

α射線(xiàn)，也稱(chēng)“甲種射線(xiàn)”。是放射性物質(zhì)所放出的α粒子流。它可由多種放射性物質(zhì)（如鐳）發(fā)射出來(lái)。α粒子的動(dòng)能可達4-9MeV。從α粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉的方向，可知它們帶有正電荷。由于α粒子的質(zhì)量比電子大得多，通過(guò)物質(zhì)時(shí)極易使其中的原子電離而損失能量，所以它能穿透物質(zhì)的本領(lǐng)比β射線(xiàn)弱得多，容易被薄層物質(zhì)所阻擋，但是它有很強的電離作用。從α粒子的質(zhì)量和電荷的測定，確定α粒子就是氦的原子核。

α射線(xiàn)是一種帶電粒子流，由于帶電，它所到之處很容易引起電離。α射線(xiàn)有很強的電離本領(lǐng)，這種性質(zhì)既可利用。也帶來(lái)一定破壞性，對人體內組織破壞能力較大。由于其質(zhì)量較大，穿透能力差，在空氣中的射程只有幾厘米，只要一張紙或健康的皮膚就能擋住。

發(fā)現

盧瑟福1898年發(fā)現鈾和鈾的化合物所發(fā)出的射線(xiàn)有兩種不同類(lèi)型：一種是極易吸收的，他稱(chēng)之為α射線(xiàn)；另一種有較強的穿透能力，他稱(chēng)之為β射線(xiàn)。后來(lái)法國化學(xué)家維拉爾又發(fā)現具有更強穿透本領(lǐng)的第三種射線(xiàn)γ射線(xiàn)。

由于組成α射線(xiàn)的α粒子帶有巨大能量和動(dòng)量，就成為盧瑟福用來(lái)打開(kāi)原子大門(mén)、研究原子內部結構的有力工具。

盧瑟福用鐳發(fā)射的α粒子作“炮彈”，用“閃爍法”觀(guān)察被轟擊的粒子的情況。1919年，終于觀(guān)察到氮原子核俘獲一個(gè)α粒子后放出一個(gè)氫核，同時(shí)變成了另一種原子核的結果，這個(gè)新生的原子核后來(lái)被證實(shí)為是氧17原子核。這是人類(lèi)歷史上第一次實(shí)現原子核的人工衰變，使古代煉金術(shù)士夢(mèng)寐以求的把一種元素變成另一種元素的空想有可能成為現實(shí)。當時(shí)盧瑟福寫(xiě)了一本書(shū)就取名為《新煉金術(shù)》。

危害

只釋放出α粒子的放射性同位素在人體外部不構成危險。然而，釋放α粒子的物質(zhì)(鐳、鈾等等)一旦被吸入或注入，那將十分危險，它能直接破壞細胞內的DNA。

相互作用

非彈性

非彈性碰撞(inelastic impact) ，可引起介質(zhì)原子電離(ionization)和激發(fā)(excitation)，α粒子與原子的殼層電子發(fā)生庫侖作用，使其獲得能量。當電子獲得足以克服原子核對他束縛的能量時(shí)，就能脫離原子而成為自由電子，形成了自由電子和正離子組成的電子對，這種現象稱(chēng)為電離（初級電離）。當這些自由電子的動(dòng)能足夠大（稱(chēng)為δ電子）時(shí)，還能引起其他原子的電離（次級電離）。外層電子束縛較松，因而被電離的概率較大，如果是內層電子被電離，留下的空穴會(huì )由外層電子填充而發(fā)射原子特征X射線(xiàn)，或稱(chēng)標識X射線(xiàn)(characteristic X-ray)。

如果在相互作用過(guò)程中，殼層電子獲得的能量不足以使它脫離原子而成為自由電子，而僅僅使電子從低能級躍遷到高能級，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種相互作用就稱(chēng)為激發(fā)。受激的原子隨即發(fā)射出一定能量的X射線(xiàn)而回到基態(tài)。該激發(fā)能也可傳遞給核外電子，使該電子獲得足夠的能量逃離原子核的束縛而成為一個(gè)自由電子（即俄歇電子），此過(guò)程稱(chēng)為俄歇效應。

彈性

α粒子在物質(zhì)中運動(dòng)時(shí)，還會(huì )受到原子核及核外電子的庫侖場(chǎng)與核力場(chǎng)的相互作用，從而改變其運動(dòng)方向，這種現象稱(chēng)之為散射。根據散射前后α粒子和散射核的總動(dòng)能是否守恒可分為彈性散射和非彈性散射。

α粒子可以與核外電子發(fā)生彈性碰撞(elastic impact/collision)，要求α粒子傳遞給核外電子的能量小于其最低激發(fā)能；α粒子也可與原子核發(fā)生彈性碰撞，α粒子損失能量，而原子核獲得動(dòng)能發(fā)生反沖，引起晶格原子位移形成缺陷，即引起輻射損傷。稱(chēng)為核碰撞能量損失或從吸收介質(zhì)的作用來(lái)講稱(chēng)為核阻止。

核反應及庫侖

核反應(nuclear reaction)：α粒子引起核反應的概率相當小，它與Be、B、F、Li、Na、O等元素相互作用發(fā)生(α，n)反應時(shí)將產(chǎn)生中子，這是目前制備同位素中子源的主要方法。

庫侖激發(fā)(Coulomb excitation)：α粒子與原子核之間的庫侖相互作用可能引起介質(zhì)原子核從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，稱(chēng)為庫侖激發(fā)。

最新動(dòng)態(tài)

2022年1月21日消息，阿爾法射線(xiàn)在腫瘤治療中的潛力日益受到科學(xué)家和醫生們的重視。同濟大學(xué)核醫學(xué)研究所余飛教授團隊研究發(fā)現，阿爾法射線(xiàn)除了高效殲滅腫瘤細胞之外，還可以顯著(zhù)提高機體的免疫活力，激活自身免疫系統。這意味著(zhù)，阿爾法射線(xiàn)能夠高效地促進(jìn)抗腫瘤免疫應答，具有從免疫途徑發(fā)揮更強大抗腫瘤效應的潛力。

參考資料

[1]

中國醫學(xué)專(zhuān)家發(fā)現阿爾法射線(xiàn)可“祛邪扶正” 有望造福晚期癌癥患者 · 中新網(wǎng)[引用日期2022-11-22]

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