α粒子質量 - 定義、數值、示例

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簡介

輻射是以波或粒子的形式發射能量。這包括α粒子、β粒子以及γ粒子的發射。α粒子也稱為α射線或α輻射。它包含兩個質子和兩個中子。

什麼是α粒子？

α粒子是在鈾、釷、鐳和鈽等放射性元素的α衰變過程中形成的。α粒子是帶正電的粒子。α粒子可以表示為α或α²⁺。由於α粒子類似於氦核，它們也被表示為雙電離氦核He²⁺。由於它們的雙正電荷，它們具有很高的電離能力，但穿透深度較低。α衰變是一個衰變過程，其中母元素髮射一個α粒子，從而衰變為不同的元素。例如，鈾-238經歷α衰變，發射α粒子並轉化為釷-234。

$$\mathrm{{238}_{92}U\:\rightarrow\:4_2He+234_{90}Th}$$

由於鈾在α衰變過程中發射α粒子，其質量數減少了四個單位，原子序數減少了兩個單位。

α粒子的質量

由於α粒子類似於氦原子，其質量等於氦的質量。α粒子的質量為：

$$\mathrm{\alpha_m= 6.644657230(82)×10^{-27}\:Kg}$$

α粒子的特性

α粒子的引數	數值
組成	兩個質子和兩個中子
質量（公斤）	$\mathrm{\alpha_m= 6.644657230(82)×10^{-27}\:Kg}$
質量（amu）	4.001506179127(63)u
質量（eV）	3.727379378(23) GeV/c2
電荷	正電 (+2)
自旋	0
符號	$\mathrm{\alpha, \alpha^{2+}, He^{2+}}$
動能	$\mathrm{5\: MeV}$

表1：α粒子的特性

α粒子的基本特性

• α粒子的速度很高，範圍為$\mathrm{1.4 \times 10^7 到 1.7 \times 10^7 m/s}$。

• 它們沿直線傳播。

• 它們具有很強的電離能力。其電離能力是β射線的102倍，是γ射線的104倍。它們也可以電離生物分子。

• 它的電離能力很高，但穿透深度低。甚至一張紙就能阻擋它們。

• 由於α粒子的質量很大，其穿透能力很低。它是β射線穿透能力的1/1000，是γ射線穿透能力的1/100000。

• α粒子透過庫侖力與物質相互作用。

• 即使它具有很高的電離能力，它也會很快損失其動能。因此，α粒子的射程很短。

• 它們會被電場和磁場偏轉，這表明它們是帶電粒子。

• α粒子會產生熒光和磷光。

• 由於它是正電荷，它會被吸引到負極板。

• α粒子會被像金這樣的重元素散射。

• 它們會產生熱效應。這種熱效應是由於α粒子被阻止造成的。它們會影響照相底片，但影響很弱。

• α粒子的質量是氫原子的四倍。

α輻射的用途

癌症治療

它用於醫學領域的癌症治療。鐳-226被插入癌組織中。它會殺死癌細胞。但由於其穿透能力較弱，它不會影響人體細胞。

煙霧探測器

鋂-241用於煙霧探測器中。進入探測器的煙霧會被鋂-241電離，彈出的自由電子產生電流，從而觸發警報。

航天器電源

衛星和航天器中使用的電池使用鈽-238作為燃料來源進行充電。在**α衰變**過程中，透過轉換電池產生的熱量來產生電力。

起搏器電池

用於控制心跳的起搏器使用**鈽-238**作為其電池的燃料。但由於其毒性和困難，它不再被使用。

靜電消除器

在工業中，為了減少靜電，使用**釙-210**。α衰變過程中產生的α粒子由於帶正電而吸引電子。它降低了電位，從而降低了靜電。它主要用於造紙廠。

海岸警衛隊浮標

美國海岸警衛隊使用來自鍶-90的α輻射作為海洋浮標的燃料來源。在這裡，α輻射也被用於為電池供能。

結論

α粒子起源於具有兩個電子和兩個質子結合在一起的放射性元素。這些粒子具有很高的電離能力，因此它們可以穿透物質。天然地，α粒子是由像U-238和R-226這樣的放射性核素輻射出來的，人工地，它們是在反應堆中使用鈽、鉲等的放射性同位素產生的。α粒子在各種治療中都有應用，例如癌症治療、煙霧探測器、人工心臟起搏器、熱電發電機等。由於其穿透深度低，它不能穿透皮膚，也不會受到影響。

常見問題

Q1. 如何檢測α粒子？

A1. 帶電粒子如α粒子可以使用多種方法進行檢測。它們是：

• 電離室

• 閃爍計數器

• 半導體探測器

Q2. α粒子如何與物質相互作用？

A2. α衰變過程中發射的α粒子只傳播很短的距離，但會在那裡沉積其全部能量。因此，轉移的能量很高。由於它帶高度電荷，它具有從原子中去除電子的能量。這被稱為電離。α粒子具有很高的電離能力。

Q3. 將α粒子的電離能力和穿透能力與β粒子γ粒子進行比較。

A3. α粒子具有很強的電離能力。其電離能力是β射線的10²倍，是γ射線的10⁴倍。它們也可以電離生物分子。

由於α粒子的質量很大，其穿透能力很低。它是β射線穿透能力的1/1000，是γ射線穿透能力的1/100000。

Q4. α衰變和α粒子是相同的嗎？

A4. 否。α粒子是在α衰變過程中從放射性元素髮射出來的粒子。α衰變是發射α粒子的過程。

Q5. α輻射會造成哪些健康影響？如何保護自己免受α輻射？

A5. α粒子具有很高的電離能力，但穿透深度較低。因此，它不能穿透外層皮膚，因此不會影響皮膚的外層。但是，如果α輻射被吸入或被人體吸收，它會影響內部器官。

如果吸入，它會到達肺部，並可能導致癌症。如果透過水攝入，它會到達腎臟，並可能導致腎臟疾病。大量接觸α輻射可能導致DNA損傷。大量接觸會導致急性輻射綜合徵。**α輻射防護**

為了避免這些健康影響，有三種可能的方法。透過減少接觸α輻射的時間，與α輻射源保持較遠的距離，以及設定遮蔽，可以降低這些健康危害。