Где используется альфа-излучения
Учитывая безопасность такого излучения во внешнем воздействии, его используют в медицинских целях.
В такой терапии используются изотопы, возникающие во время потока альфа частиц, например, радон.
Процедуры:
- Ванны с радоном,
- Питье воды с этим элементом,
- Аппликации и орошения,
- Дыхательные процедуры воздухом с наличием радона.
Научно доказано, что альфа излучение намного безопаснее и полезнее, чем бета. Это поток частиц, который проще контролировать, его требуется меньше для того, чтобы справиться со злокачественными образованиями. Помимо этого, такое лечение оказывает благоприятное влияние на многие системы организма.
- Сердечная,
- Сосудистая,
- Гинекология,
- Двигательный аппарат.
Данная характеристика альфа излучения дает возможность считать его довольно безопасным и даже полезным для человеческого организма. Медицинские учреждения используют его для помощи даже онкологических больных. Однако не стоит забывать, что это все же радиоактивное излучение, поэтому самостоятельно злоупотреблять им не стоит.
Необходимо также опасаться проникновения внутрь частиц альфа излучения в виду их довольно серьезного и опасного влияния на организм и жизнь человека в целом. Про излучение другими вещами можно прочитать здесь
Методы защиты
Альфа-излучения имеют свой спектр, а также определенную радиоактивность, которые способны оказывать пагубное воздействие на человека. Поражающая радиоактивность потока альфа-частиц не слишком велика.
Принято считать, что спектр подобного излучения неопасен, но не стоит забывать про радиоактивность. Проникновение массивных частиц в организм человека вместе с водой, едой или же сквозь кожный покров, имеется риск серьезного отравления. Осложнение возникает по причине мощного ионизирующего воздействия, формирования кислорода, окислителя, водорода свободного. За счет того, радиоактивность оказывает воздействие на мозг, скапливаясь в нем, наблюдается появления множества патологий, которые активно снижают адаптационные, защитные функции организма.
Не смотря не радиоактивность, альфа-частицы признаны наиболее безопасными, так как после внешнего облучения не требуются защитные средства. Опасность поджидает от внутреннего облучения, когда радиоактивность частиц действует более хитро. Для предотвращения неприятностей, достаточно не допустить попадание в организм радионуклидов, используя индивидуальную защиту:
- одежда, сделанная из специального материала;
- если кожа чувствительная, можно пользоваться кремом, дерматологической пастой;
- для глаз подойдут щитки из специального оргстекла.
В перечень рекомендаций входит информация о воздействии пищевых продуктов на выведение, нейтрализацию радионуклидов в организме. Такая способность имеется у продуктов, которые богаты витамином С, В. Отлично помогают перепелиные яйца, но если доза облучения не слишком большая. Они считаются богатым источником аминокислот, витаминов и микроэлементов. Из растений, которые способны помочь, можно выделить топинамбур.
Понятие
Ученый Э. Резерфорд решил провести эксперимент и поместил излучатель радиации в магнитное поле. В результате произошло разделение потока на три разные части – альфа, бета, гамма излучения.
При проведении более подробных опытов ученому удалось определить, что же на самом деле представляет из себя альфа излучение. Частицы по своим параметрам были полностью идентичны атомам элемента гелия. Разница состоит в том, что эти частицы имеют положительный заряд, то есть у них отсутствуют оба электрона.
Альфа и бета излучение относятся корпускулярному испусканию. При этом они выходят из ядра со скоростью примерно равной двадцати тысячам километров в секунду. В результате возникает довольно сильная ионизация, которая приводит к изменению структуры вещества и его химических свойств.
Какие характеристики применимы для такого вида излучения? Чем оно отличается от других?
Характеристика:
- Вес частиц составляет примерно 4,0015 атомных единицы,
- Энергия таких лучей находится в диапазоне от 4 до 9 МэВ.
- Низкая проникающая способность – это главная особенность альфа излучения.
- Путь таких лучей равен расстоянию от источника до той точки, в которой их движение затухает. В воздушной среде длина пути может достигать одиннадцати сантиметров, а в более плотных средах она совсем минимальна.
Сильная ионизация атомов становится причиной того, что альфа частицы очень быстро теряют свою энергию. В итоге они не могут проникнуть даже через верхний слой кожных покровов. В этом случае риск радиационного излучения минимален.
Однако если такой вид излучения будет получен при использовании ускорителя, то ситуация меняется на противоположную. Происходит быстрый распад α-частиц и образование радионуклидов, представляющих довольно высокую опасность для человека. Даже микроскопической дозы хватит для возникновения лучевой болезни.
Какой спектр имеет альфа излучение? Дело в том, что в его спектре содержится очень мало частиц, способных преодолевать слишком длинное или, наоборот, короткое расстояние. Именно поэтому такое излучение является монохромным, в отличие от бета или гамма.
Откуда появляются альфа частицы? Происхождение данных элементов может быть как искусственным, так и натуральным.
Источники:
- При ядерном распаде некоторых тяжелых элементов происходит высвобождение атомов гелия. Например, радий или торий.
- Космическое происхождение обусловлено движением таких частиц под воздействием земного притяжения.
- Возможно образование альфа излучения при проведении каких-либо опытов в лабораторных условиях.
- Промышленные объекты, связанные с ядерной энергией.
Таким образом, источник α-частиц может быть самым разнообразным.
Определяется такой вид излучения с помощью специального прибора – счетчика частиц. Такие устройства показывают наличие самой частицы, атома и их характеристики. Самый известный такой детектор — счетчик Гейгера.
Как защититься от альфа-излучения
Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать определенный вывод о безопасности α-излучения. Для таких лучей преградой является даже просто лист бумаги. При небольшом расстоянии возможно незначительное повреждение только верхних слоев кожи. Таким образом, внешнее воздействие не оказывает негативного влияния.
А вот попадание частиц альфа излучения внутрь организма может стать очень серьезной проблемой. Произойти это может разными способами.
Способы проникновения:
- Повреждения на кожных покровах,
- Зараженная вода,
- Зараженная пища.
В результате при таком заражении происходит довольно сильная ионизация внутри организма, при этом происходит образование различных окислителей, которые оказывают негативное влияние на все системы организма.
Чтобы избежать внутреннего заражения, необходимо принять определенные меры защиты.
Меры:
- Использовать защитную одежду из специального материала в местах α-илучения.
- Глаза необходимо защищать очками из органического стекла.
- Если кожные покровы довольно чувствительные, то стоит смазывать их защитными кремами.
- Не следует употреблять в пищу продукты и использовать воду, если они находились под воздействием излучения.
Помимо этого, следует знать, что можно добавить в рацион определенные продукты, а также витамины В и С, которые помогут вывести небольшие дозы излучения.
Таким образом, защита от вредного воздействия заключается в соблюдении мер безопасности.
Газоразрядные счетчики
Радиацию можно обнаружить и измерить с помощью различных датчиков. Самые простые из них — ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. Они представляют собой тонкостенную металлическую трубку с газом (или воздухом), вдоль оси которой натянута проволочка — электрод. Между корпусом и проволочкой прикладывают напряжение и измеряют протекающий ток. Принципиальное отличие между датчиками лишь в величине прикладываемого напряжения: при небольших напряжениях имеем ионизационную камеру, при больших — газоразрядный счетчик, где-то посередине — пропорциональный счетчик.
Сфера из плутония-238 светится в темноте, подобно одноваттной лампочке. Плутоний токсичен, радиоактивен и невероятно тяжел: один килограмм этого вещества умещается в кубике со стороной 4 см.
Ионизационные камеры и пропорциональные счетчики позволяют определить энергию, которую передала газу каждая частица. Счетчик Гейгера-Мюллера только считает частицы, зато показания с него очень легко получать и обрабатывать: мощность каждого импульса достаточна, чтобы напрямую вывести ее на небольшой динамик! Важная проблема газоразрядных счетчиков — зависимость скорости счета от энергии излучения при одинаковом уровне радиации. Для ее выравнивания используют специальные фильтры, поглощающие часть мягкого гамма- и всё бета-излучение. Для измерения плотности потока бета- и альфа-частиц такие фильтры делают съемными. Кроме того, для повышения чувствительности к бета- и альфа-излучению применяются «торцевые счетчики»: это диск с донышком в качестве одного электрода и вторым спиральным проволочным электродом. Крышку торцевых счетчиков делают из очень тонкой (10−20 мкм) пластинки слюды, через которую легко проходит мягкое бета-излучение и даже альфа-частицы.
Применение альфа-излучения
Полученные знания о физико-химических свойствах этих лучей позволили не только узнать, как можно защититься от альфа-излучения, но и разработать тактику альфа-терапии. Она использует полученные при альфа-излучении изотопы — радон, торон, имеющие малые сроки жизни и быстро выводимые из организма.
радоновые ванны
Спектр возможных процедур включает:
- радоновые ванны;
- питье радоновой воды;
- радоновые аппликации и орошения;
- вдыхание воздуха с радоновым компонентом.
Медики считают, что применение альфа-частиц в терапии более эффективно и безопасно для пациентов, чем бета-излучение. Их воздействие более фокусируемо и для уничтожения раковых клеток требуется значительно меньшее количество процедур.
Альфа-терапия оказывает противовоспалительное, обезболивающее и успокаивающее действие, поэтому показано для лечения гинекологических, сердечно-сосудистых заболеваний, а также проблем с опорно-двигательным аппаратом.
Так, огромная исследовательская работа целой плеяды физиков позволила установить границы опасности этого излучения, способы профилактики и защиты от его воздействия. А разработанная методика альфа-терапии вернула здоровье огромному числу пациентов.
Что собой представляет альфа-излучение
Продолжив свои опыты, Резерфорд установил, что это излучение испытывает заметное отклонение не только в магнитном, но и в электрическом поле. Причём явно тяготеет к отрицательному полюсу. Целая серия подобных опытов, выполняемых в вакуумных установках, позволила определить, что такое альфа-излучение — это положительные частицы, параметры которых в точности совпадают с параметрами… ядер гелия. У обычного атома гелия всего лишь два электрона. Расставшись с ними, получается дважды ионизированный атом, то есть ядро гелия. Поэтому говоря об α-излучении, совершенно правомерно утверждать, что это дважды ионизированные атомы гелия.
Источники альфа-излучения
Существует несколько естественных и искусственных источников альфа-излучения.
- Ядерный альфа-распад тяжёлых элементов (радий, торий и др.), при котором происходит испускание ядер гелия.
- Ускоренные ядра гелия, стремящиеся в объятия земного тяготения из космических глубин вместе с потоками межзвёздного газа.
- Эксперименты, проводимые в радиоизотопных лабораториях и на ускорителях заряженных частиц.
- Объекты урановой промышленности и ядерные реакторы.
Как ведёт себя альфа-излучение в разных средах
Начальная скорость альфа-частиц заключена в пределах 14–20 тыс. км/с. А поскольку это достаточно тяжёлые частицы (они массивнее бета-частиц в 7300 раз!), то их ионизирующая способность весьма велика.
Так, в зависимости от начальной энергии, альфа-частица, двигаясь в воздухе при 15° C и нормальном атмосферном давлении, способна создать 150 000–250 000 пар ионов. Затраты энергии на ионизацию весьма велики, поэтому срок жизни этих частиц весьма недолог. По мере замедления этих частиц, их ионизационная способность возрастает.
Свободный пробег альфа-частиц в воздухе находится в пределах 3–11 см, а в твёрдых и жидких средах всего — сотые доли миллиметра.
