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α射線（高速運動的氦原子核）

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α射線

高速運動的氦原子核

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

基本信息

中文名	α射線
外文名	α ray
發(fā)現(xiàn)時間	1898年
發(fā)現(xiàn)者	歐內斯特·盧瑟福
實質	高速運動的氦原子核

簡介

α粒子

即氦核。由兩個質子及兩個中子組成，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元素，會透過α衰變放射出α粒子，從而變成較輕的元素，直至該元素穩(wěn)定為止。由于α粒子的體積比較大，又帶兩個正電荷，很容易就可以電離其他物質。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。

α射線實質

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

α射線是一種帶電粒子流，由于帶電，它所到之處很容易引起電離。α射線有很強的電離本領，這種性質既可利用。也帶來一定破壞性，對人體內組織破壞能力較大。由于其質量較大，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(xiàn)

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

由于組成α射線的α粒子帶有巨大能量和動量，就成為盧瑟福用來打開原子大門、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”觀察被轟擊的粒子的情況。1919年，終于觀察到氮原子核俘獲一個α粒子后放出一個氫核，同時變成了另一種原子核的結果，這個新生的原子核后來被證實為是氧17原子核。這是人類歷史上第一次實現(xiàn)原子核的人工衰變，使古代煉金術士夢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(xiàn)實。當時盧瑟福寫了一本書就取名為《新煉金術》。

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(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，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(xiàn)象稱為電離（初級電離）。當這些自由電子的動能足夠大（稱為δ電子）時，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，留下的空穴會由外層電子填充而發(fā)射原子特征X射線，或稱標識X射線(characteristic X-ray)。

如果在相互作用過程中，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)，這種相互作用就稱為激發(fā)。受激的原子隨即發(fā)射出一定能量的X射線而回到基態(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自由電子（即俄歇電子），此過程稱為俄歇效應。

彈性

α粒子在物質中運動時，還會受到原子核及核外電子的庫侖場與核力場的相互作用，從而改變其運動方向，這種現(xiàn)象稱之為散射。根據(jù)散射前后α粒子和散射核的總動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。稱為核碰撞能量損失或從吸收介質的作用來講稱為核阻止。

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)反應時將產生中子，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原子核從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，稱為庫侖激發(fā)。

最新動態(tài)

2022年1月21日消息，阿爾法射線在腫瘤治療中的潛力日益受到科學家和醫(yī)生們的重視。同濟大學核醫(yī)學研究所余飛教授團隊研究發(fā)現(xiàn)，阿爾法射線除了高效殲滅腫瘤細胞之外，還可以顯著提高機體的免疫活力，激活自身免疫系統(tǒng)。這意味著，阿爾法射線能夠高效地促進抗腫瘤免疫應答，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(yī)學專家發(fā)現(xiàn)阿爾法射線可“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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