Излучение частиц

Излучение частиц — это излучение энергии посредством быстро движущихся субатомных частиц . Излучение частиц называется лучом частиц, если все частицы движутся в одном направлении, подобно лучу света .

Благодаря корпускулярно-волновому дуализму все движущиеся частицы также имеют волновой характер. Частицы с более высокой энергией легче проявляют характеристики частиц, тогда как частицы с более низкой энергией легче проявляют волновые характеристики.

Виды и производство

Частицы могут быть электрически заряженными или незаряженными:

Излучение частиц может испускаться нестабильным атомным ядром (в результате радиоактивного распада ) или возникать в результате какой-либо другой ядерной реакции . Могут выделяться многие типы частиц:

протоны и другие ядра водорода лишены своих электронов
положительно заряженные альфа-частицы (α), эквивалентные гелия-4 ядру
ионы гелия на высоких энергетических уровнях
Ионы HZE , ядра которых тяжелее гелия.
положительно или отрицательно заряженные бета-частицы высоких энергий ( позитроны β ⁺ или электроны β ⁻; последнее встречается чаще)
высокоскоростные электроны, возникшие не в результате процесса бета-распада , а в результате других процессов, таких как внутренняя конверсия и эффект Оже.
нейтроны , субатомные частицы, не имеющие заряда; нейтронное излучение
нейтрино
мезоны
мюоны

Механизмы, вызывающие излучение частиц, включают:

альфа-распад
Оже-эффект
бета-распад
распад кластера
внутреннее преобразование
эмиссия нейтронов
деление ядра и спонтанное деление
ядерный синтез
коллайдеры частиц , в которых разбиваются потоки частиц высоких энергий
эмиссия протонов
солнечные вспышки
События солнечных частиц
сверхновых взрывы
Кроме того, галактические космические лучи включают эти частицы, но многие из них происходят из неизвестных механизмов.

Заряженные частицы ( электроны , мезоны, протоны , альфа-частицы, более тяжелые ионы HZE и т. д.) можно производить с помощью ускорителей частиц . Ионное облучение широко используется в полупроводниковой промышленности для введения легирующих добавок вматериалов, метод, известный как ионная имплантация .

Ускорители частиц также могут производить нейтрино пучки . Нейтронные пучки в основном производятся ядерными реакторами .

Прохождение сквозь материю

В радиационной защите радиацию часто разделяют на две категории: ионизирующую и неионизирующую , чтобы обозначить уровень опасности, представляемой для человека. Ионизация — это процесс удаления электронов из атомов, в результате которого остаются две электрически заряженные частицы (электрон и положительно заряженный ион). ^[1] Отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы, создаваемые ионизирующим излучением, могут вызвать повреждение живых тканей. По сути, частица является ионизирующейся, если ее энергия превышает энергию ионизации типичного вещества, т. е. несколько эВ , и существенно взаимодействует с электронами.

По данным Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения , к неионизирующим излучениям относятся электромагнитные излучения от ультрафиолетового до инфракрасного, радиочастотного (в том числе микроволнового) излучения, статические и изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля, а также ультразвук . ^[2]

Все упомянутые выше заряженные частицы относятся к ионизирующим излучениям. Проходя через материю, они ионизируются и таким образом теряют энергию многими маленькими шагами. Расстояние до точки, где заряженная частица потеряла всю свою энергию, называется пробегом частицы . Диапазон зависит от типа частицы, ее начальной энергии и материала, через который она проходит. Точно так же потери энергии на единицу длины пути, « тормозная способность », зависят от типа и энергии заряженной частицы, а также от материала. Тормозная способность и, следовательно, плотность ионизации обычно увеличиваются к концу диапазона и достигают максимума, пика Брэгга , незадолго до того, как энергия упадет до нуля. ^[1]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б «Ионизирующее излучение | Определение, источники, типы, эффекты и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 27 февраля 2021 г.
^ «ICNIRP | Частоты» . www.icnirp.org . Проверено 27 февраля 2021 г.

Внешние ссылки

Расчеты тормозной мощности и потерь энергии ионных пучков в твердых телах с помощью модели MELF-GOS. Архивировано 25 сентября 2010 г. на Wayback Machine.

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б «Ионизирующее излучение | Определение, источники, типы, эффекты и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 27 февраля 2021 г.

[2] «ICNIRP | Частоты» . www.icnirp.org . Проверено 27 февраля 2021 г.

[1]

[2]