阿爾法射線

阿爾法射線，也稱「α射線」。是放射性物質所放出的α粒子流。它可由多种放射性物質（如鐳）發射出來。α粒子的動能可達幾兆電子伏特。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。由於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。

阿爾法射線
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中文名稱：阿爾法射線

外文名稱：α-Ray

別稱：α粒子、 α射線

目錄

簡介

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放射性核素髮生衰變時放出α粒子，產生α射線。α粒子是一個高速運動的氦原子核。對於天然放射系列的核素放出α粒子的能量一般在4～8兆電子伏(MeV)範圍，初速度大約(1～2)×108厘米秒。

α粒子帶兩個單位正電荷，質量數為4，與電子相比它的質量是較重的，所以稱它為重帶電粒子。α粒子進入物質主要與核外電子發生作用，使原子產生電離和激發。

α粒子與核外電子作用，使電子獲得一部分能量，脫離了原來軌道而成為自由電子，使一個原子生成一個正離子和一個電子，這就是α粒子對物質的電離作用。若α粒子能量不足使核外電子脫離軌道，只能使它從較低能量軌道躍遷到較高軌道，這時整個原子處於較高能量狀態，這就是α粒子對物質的激發作用。

α粒子在與物質相互作用中，能量不斷損失，最後因能量耗盡而停下來。α粒子在物質中的射程長短既與物質有關，也與α粒子能量大小有關。在通常情況下，α射線的穿透本領最差，它在空氣中最遠只能走7厘米。一薄片雲母，一張0.05毫米的鋁箔，一張普通的紙都能把它擋住。一般能量的α射線都能被人體的皮膚所阻擋，而不會進入人體，因此，α射線外照射對人體的損害是可以不考慮的。

發現歷史

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1896年貝克勒爾發現天然放射性之後，居里夫婦從瀝青中提取出了天然放射性單質元素釙和鐳，用信服的實驗結果證實了自然界中確實存在放射性元素，從此拉開了放射性研究的序幕。為了進一步了解所謂的「放射性」究竟是什麼物質，英國的物理學家盧瑟福開展了幾個關鍵性物理實驗，並由此建立起了物理學的一個新的分支——原子物理學。

1897到1899年間，劍橋大學的盧瑟福在貝克勒爾的發現基礎上，針對放射元素鈾的發出的射線做了深入的研究。我們知道天然射線穿透能力很強，可以使厚紙包裹的底片感光。為了研究天然射線究竟能穿透什麼材料，盧瑟福試着用層層鋁箔把鈾鹽包裹起來。他發現天然射線實際上存在兩種，一種可以很輕易地用紙或單層鋁箔就可以擋住，而另一種需要多層鋁箔才能包住。於是盧瑟福用希臘字母把前者命名為α射線，後者命名為β（貝塔）射線。不久，法國物理學家維拉爾從鈾鹽中又發現了一種穿透力更強的射線，稱為γ射線。

危害

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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(excitation)，α粒子與原子的殼層電子發生庫侖作用，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射原子特徵X射線，或稱標識X射線(characteristic X-ray)或者俄歇電子(Auger electron)。

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，使原子處於激發態，這種相互作用就稱為激發。受激的原子隨即發射出一定能量的X射線而回到基態。該激發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

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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，這種現象稱之為散射。根據散射前後α粒子和散射核的總動能是否守恆可分為彈性散射和非彈性散射。

α粒子可以與核外電子發生彈性碰撞(elastic impact/collision)，要求α粒子傳遞給核外電子的能量小於其最低激發能;α粒子也可與原子核發生彈性碰撞，α粒子損失能量，而原子核獲得動能發生反衝，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等元素相互作用發生(α，n)反應時將產生中子，這是目前製備同位素中子源的主要方法。

庫侖激發(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躍遷到激發態，稱為庫侖激發。

α射線、β射線和γ射線的關係

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α射線、β射線和γ射線，都是由核反應產生的。核反應主要分為核裂變、核聚變、粒子轟擊、放射性衰變，衰變屬於自然反應，而核裂變、核聚變和粒子轟擊可以人工干預。

放射性元素的原子核會自發的衰變，比如鈾和鐳等，原子核的衰變按所釋放出的射線可以分為三種方式，即α衰變、β衰變和γ衰變。

α射線、β射線和γ射線本質上是高速運動的高能粒子流。阿爾法衰變射出的是α粒子，而貝塔衰變射出的是電子，伽馬衰變射出的是光子。若以穿透力排名，γ粒子>β粒子>α粒子。

外部連結

• 【科技名家】1908年度諾貝爾化學獎獲得者﹕盧瑟福