电离辐射之α粒子详解

α粒子是什么？

α粒子只能通过特定的放射性核素衰变，自然发出。

属于直接电离辐射，电离本领最强。

通常具有放射性而原子量较大的化学元素，会透过α衰变放射出α粒子，从而变成较轻的元素，直至该元素稳定为止。由于α粒子的体积比较大，又带两个正电荷，很容易就可以电离其他物质。因此，它的能量亦散失得较快，穿透能力在众多电离辐射中是最弱的，人类的皮肤或一张纸已能隔阻α粒子。

α粒子是某些放射性物质衰变时放射出来的粒子，由两个中子和两个质子构成（氦-4），质量为氢原子的4倍，速度每秒可达两万公里，带正电荷。穿透力不大，能伤害动物的皮肤。

α粒子是带正电的高能粒子（He-4原子核），它在穿过介质后迅速失去能量。它们通常由一些重原子（例如:铀，镭）或一些人造核素衰变时产生。

α粒子在介质中运行，迅速失去能量，不能穿透很远。但是，在穿入组织（即使是不能深入）也能引起组织的损伤。α粒子通常被人体外层坏死肌肤完全吸收，α粒子释放出的放射性同位素在人体外部不构成危险。然而，它们一旦被吸入或注入，那将是十分危险。α粒子能被一张薄纸阻挡。

如果人类吸入或进食具有α粒子放射性的物质，譬如吸入了辐射烟雨，α粒子就能直接破坏内脏细胞。它的穿透能力虽然弱，但由于它的电离能力很强，它对生物所造成的危害并不亚于其他辐射。

α粒子就是氦原子核，电子全部剥离，也就是He2+，相对原子质量为4，速度为光速的1/10。

β粒子就是电子，也就是e-，质量非常小，速度可达光速9/10。

γ粒子就是光子，全称光量子，传递电磁相互作用的基本粒子，静止质量为0，速度为光速。

穿透力：γ粒子>β粒子>α粒子

α粒子如何防护以及危害

α粒子是带正电的高能粒子，它在穿过介质后迅速失去能量。它们通常由一些重原子（例如:铀，镭）或一些人造核素衰变时产生。α粒子在介质中运行，迅速失去能量，不能穿透很远。但是，在穿入组织（即使是不能深入）也能引起组织的损伤。α粒子通常被人体外层坏死肌肤完全吸收，α粒子释放出的放射性同位素在人体外部不构成危险。然而，它们一旦被吸入或注入，那将是十分危险。α粒子能被一张薄纸阻挡。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，α粒子放射在一类致癌物清单中。

对于α射线应注意内照射，其进入体内的主要途径是呼吸和进食，其防护方法主要有：

(1) 防止呼入被污染的空气和食入被污染的食物；

(2) 防止伤口被污染。

它的电离作用大，贯穿本领小。10cm空气、薄玻璃板、外科手套、衣服、一张纸或生物组织的表皮就足以挡住α粒子。但是α粒子的电离本领特别大，一旦不小心让α粒子发射体进入人体，则由α粒子内照射所引起的大量电离造成的危害特别大。防护的重点是不要让α粒子的发射体进入体内以免造成内照射损伤。

亚历山大·瓦尔杰洛维奇·利特维年科

比如2006年俄罗斯前克格勃特工亚历山大·瓦尔杰洛维奇·利特维年科就是被下毒钋-210，这种放射性元素半衰期为138天，但其放射能为铀的400倍。钋-210在衰变过程中主要发射α粒子辐射（另有少量γ射线）与镭相比，钋-210发射的α粒子要高5000倍以上，同时α射线在体内造成强烈的电离作用，破坏DNA引发一系列严重的生物效应。

所以如果吃下一勺子α粒子的话，就相当于吃下一勺子氦四原子核，可能它们还达不到中子星的密度，不过应该已经远超一般的物质密度，这些原子核不会聚集在一起是因为它们之间会有库仑斥力，所以这一勺子的质量已经不适合拿来吃了！

另一个问题是一勺子带正电的α粒子，超强的电离作用会让你短时间内死于急性电离辐射，因为一勺子氦四原子核的数量将是惊人的。

α粒子放射源的作用

用发射α粒子的核素所制成。用于制备α源的放射性核素主要有钋210、镭226、钍228、钚238、钚239、镅241、锔242和锔244等。

由于这些核素都是极毒的，半衰期又较长，它们对人体的主要危害是内照射；

研制α源时，应当十分重视保证放射性物质不脱落、不扩散到周围环境中去的问题。α放射源的制备方法主要有三种：玻璃、陶瓷、搪瓷法，粉末冶金法，电镀法。用玻璃、陶瓷、搪瓷法制源是把放射性物质烧结在表层的面釉中，然后在活性层外再加一层保护膜。α粒子在固体中射程一般为10～20微米，因此源的活性层一般不大于3～5微米，表面保护层也只有3～5微米。加保护膜的方法有：烧结一层不含放射性的面釉，溅射一层钛膜，沉积一层二氧化钛、五氧化二钽或五氧化二铌。粉末冶金法生产α源，是把热稳定性好的化合物（如二氧化镅、三氧化二锔、二氧化钚、草酸钋）与金粉或银粉混合加压成型、灼烧成坯，封在银板（底托）和金片或金钯合金片（面层）中，轧制成箔源，其表面的金或金钯合金的厚度约为3微米。电镀法用于制备镅241-金合金源和钋210等源，放射性物质分布均匀，镀层薄。源表面上再镀金或镀镍保护。α放射源的强度不能太大，一般每平方厘米几百微居里，最强不超过1毫居里。长期使用过强的α放射源不安全，保护膜可能因辐解而破损，使放射性物质散落出来。α放射源的用途很广。放射性静电消除器(一种简单有效的消除静电的装置)就是利用α放射源组装成的，因α粒子比电离值高，所以能形成高密度的离子云，当它靠近带静电荷的物体时，就能中和掉物体表面静电荷。这种装置特别适用于易燃、易爆、不准用明火的环境。在胶片、塑料、印刷、纺织、印染、电子等静电危害严重的行业中使用，可改善工人劳动条件，减少事故，提高质量，增加产量，获得显著的经济效益和社会效益。α放射源另一用途是作为离子感烟探测器的电离源。这种探测器由一组内外电离室、α源和电子单元组成。它的外电离室敞开着，而内电离室是封闭的。在房屋着火之前，含烟空气进入外电离室，减弱了α粒子电离效应，破坏了内外电离室电离电流平衡状态时，就能通过相应的电子线路将信号放大、显示，同时发出警报。α放射源还可用作露点计、真空电子管的电离源和实验室用的仪表检验源等。

α粒子的测量为什么这么难？

αβ表面污染仪 和 α能谱仪（PIPS探测器）

探测仪器后边我们会专题讲解

α粒子的测量最大的困难还是在于，空气中射程太短，其次穿透性太弱，只要探测器距离远一些，或者探测器封装厚一点，探测器材料无法跟α粒子发生作用，无法探测到α粒子。

测量放射性核素发射的α 粒子，确定某介质中放射性核素含量的方法。通常在环境介质中除天然放射性核素以外，人工放射性核素的含量均比较低。α 测量的目的就是通过对 α 粒子的能量和数量的探测，根据 α 粒 子与发射该粒子的核素的特定关系而取得被测介质中的核素的种类和含量。

根据不同的测量目的，可分总 α 放射性测量和 α 谱测量。

总 α 放射性测量是分析某种介质所有 α 核素发射的 α 粒子数，包括人工和天然放射性核素； α 谱测量是通过测量选定的α能量道域上的α射线的能谱分布给出介质中某种核素的含量（活度浓度），通常人工放射性核素的活度浓度在环境中比较低，所以需要考虑低本底测量。由于α 粒子的射程比较短，环境中 α 放射性对测量的干扰较小，所以对 α 测量而言不一定要求低本底环境，但探测器本身需要低本底材料，绝对避免探头的污染。一般情况下 α 谱仪的本底小于 0.016 cpm（计数/min），α 计数器的本底小于 0.05 cpm。

表面污染测量 由于 α 粒子射程短，所以在表面污染测量时要求测量仪器与被测物体之间距离要近，通常利用测量仪器在距离被测物体表面 1 cm 范围内测量 α 粒子数，通过仪器刻度系数计算出被测物体表面单位面积内的 α 放射性的活度，确定其污染程度。表面污染测量一般用来测量放射性工作场所及从事放射性工作人员人体的 α 污染。