منو
 کاربر Online
1344 کاربر online
تاریخچه ی: ذره آلفا

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:1


پرتو انتقال دهنده انرژی از راه تابش است. هنگامی که پرتوی انرژی خود را از دست بدهد دیگر پرتو نیست. پرتو می‌تواند وارد اتم بشود و با برخورد به الکترونها و یا هسته ، اتم را از حالت عادی و طبیعی خارج کند. پرتو در هر برخورد بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهد و در نهایت متوقف می‌شود. برای مثال پرتوهای آلفا و پروتون پس از متوقف شدن از حالت پرتوی خارج شده و به هسته اتمی تبدیل می‌گردند. پرتوها می‌توانند ذره یا امواج الکترومغناطیسی باشند.




تاریخچه

ذرات آلفا را در ابتدا به عنوان کم نفوذترین تابشهایی که از مواد طبیعی گسیل می‌شوند، شناسایی کردند. در سال 1903 رادرفورد نسبت بار به جرم آنها را با استفاده از انحراف ذرات آلفایی حاصل از فروپاشی رادیوم در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین کرد. علی رغم مشکل بودن این آزمایشهای اولیه ، نتیجه رادرفورد 25 درصد بیش از مقدار پذیرفته شده فعلی بود و در سال 1909 رادرفورد نشان داد همانطور که حدس زده می‌شد ذرات آلفا واقعا از هسته‌های هلیوم تشکیل شده‌اند.



تصویر







دید کلی

ساختمان این ذره پرانرژی که معمولا از هسته‌های سنگین ناپایدار خارج می‌شود، مشابه هسته هلیوم طبیعی یعنی دارای دو ذره پروتون و دو ذره نوترون است. جرم آن کمی بیش از چهار واحد جرم اتمی و حامل دو بار الکتریکی مثبت است. هسته ناپایداری که از خود پرتو آلفا ساطع می‌کند و تبدیل به هسته دختری می‌شود که عدد اتمی آن دو عدد و عدد جرمی آن 4 عدد کمتر از اعداد اتمی و جرمی هسته مادر است.

منشا تولید ذرات آلفا

در هسته‌های سنگین آهنگ افزایش نیروی دافعه کولنی از نیروی بستگی هسته بر حسب افزایش z بیشتر می‌شود و عامل اصلی گسیل آلفا زا بر اساس دافعه کولنی می‌باشد. ذره آلفا ساختار پایدار و مقیدی دارد و در مقایسه با اجزای تشکیل دهنده آن جرمی نسبتا کم دارد. در مقایسه با ذرات دیگر واپاشی خودبخودی از لحاظ انرژی فقط برای ذره آلفا امکان پذیر است.



تصویر




یونسازی پرتو آلفا

پرتو آلفا ضمن عبور از درون اتمها آنها را یونیزه و یا تحریک می‌کند و در این عمل هر بار مقداری از انرژی خودش را از دست می‌دهد. به علت سنگین و پر انرژی بودن ، ذره آلفا مجبور است که در طول مسیر کوتاهش همه انرژی خود را از دست بدهد. یعنی شدت یونسازی آن خیلی زیاد است. برای بیان کمیت شدت یونسازی ، یونسازی ویژه تعریف شده است که آن تعداد از یونهایی است که در هر سانتیمتر از طول مسیر پرتو بوجود می‌آید.

مقدار یونسازی ویژه هر پرتو تابع درجه حرارت محیط و انرژی و سرعت پرتوها است. چون در طول مسیر به مرور از سرعت و انرژی پرتو کاسته می‌شود لذا میزان یونسازی ویژه آن در ابتدا و در انتهای مسیر تفاوت زیادی دارد. در حقیقت علت این امر احتمال برخورد کمتر در سرعتهای زیاد و احتمال بیشتر در سرعتهای کمتراست.



تصویر




جذب و آشکارسازی پرتو آلفا

قدرت نفوذ پرتوهای آلفا بسیار کم است. بطوری که برد پرانرژی ترین آنها در هوا از چندین سانتیمتر تجاوز نمی‌کند. برای مثال مقدار آن در آب فقط به حدود چند میکرون است. اگر منبع رادیواکتیو پخش کننده پرتوهای آلفا در نقطه‌ای قرار داده شود و در مقابل آن آشکار ساز مناسبی که به دستگاه شمارنده‌ای وصل است گذراده شود ملاحظه می‌شود که تا مدتی با افزایش فاصله بین منبع تشعشع و دتکتور ، تعداد پرتوهایی که در فاصله زمانی مشخص به بعد از این تعداد به سرعت کاسته می‌شود و نهایتا به صفر می‌رسد.

علت این است که چون پرتوهای آلفای ناشی از یک نوع منبع هم انرژی بوده و جرم آنها زیاد است. لذا طول مسیرشان یکسان و بطور مستقیم است. ولی به علت اینکه هر ذره بطور مستقیم است. ولی به علت اینکه هر ذره بطور مستقل انرژی خودش را از دست می‌دهند. لذا انرژی همه آنها در آخر مسیر یکسان نمی‌باشد و برد بعضی از آنها شدت جذب آنها در محیط تحت تابش را حساب کرد.

آشکار ساز ذرات آلفا بسیار کوچک است شمارنده‌ها باید دارای دریچه خیلی نازک باشند انرژی ذرات آلفای چشمه‌های رادیو بین 4 تا 10Mev است. بنابراین ضخامت دریچه اگر کمی کوچکتر از برد ذرات آلفا با انرژیهای 4Mev باشد. برای آشکار سازی آلفا مناسب خواهد بود. اگر اشعه بتواند وارد حجم حساس آشکارساز گایگر مولر شود شمرده خواهد شود. بدین ترتیب شمارنده‌های گایگر تقریبا دارای کارایی یا راندمان 100 درصد برای انرژیهای معمول می‌باشند. به هر حال این کارایی وقتی بدست می‌آید که چشمه بتواند در داخل شمارنده قرار داده می‌شود. حتی در چنین حالتی باید تصحیح مربوط به اثرات دیواره باید انجام شود.

مباحث مرتبط با عنوان


معرفی ذره آلفا

آلفا ذره‌ای حاوی دو پروتون و دو نوترون است، البته این ذره هسته اتم هلیوم می‌باشد. همانطوریکه معلوم است این ذره باردار بوده و جرم بزرگتری نسبت به ذرات دیگر مثل بتا دارد. وجود چنین ویژگیهایی در این ذره باعث می‌شود که در ماده هدف کمتر نفوذ کند ولی در عوض به خاطر بارهای الکتریکی قابل ملاحظه‌اش عمل یونیزاسیون بیشتری ایجاد کند.

فروپاشی ذره آلفا

درفروپاشی α ، هسته ، ذره‌ای شامل دو پروتون و دو نوترون منتشر می‌کند. این نشر منجر به کسر 4 واحد عدد جرمی و 2 واحد اتمی از رادیو نوکلید می‌شود.

هسته‌های آلفا دهنده

هسته‌هایی که جرمهای آن از 150 بزرگتر است از نظر تئوری نسبت به نشر آلفا ناپایدار هستند. ولی از نشر کننده‌های آلفا که بطور طبیعی رخ می‌دهند دارای عدد اتمی بزرگتر از 83 هستند. تعداد معدودی نشر کننده آلفای طبیعی در ناحیه خاکهای نادر در جدول تناوبی وجود دارند (مثل 148SM ، a47Sm ، 144Nd ).

محدوده نیمه عمر نشرکننده‌های آلفا:

محدوده نیمه عمر اندازه گیری شده برای نشرکننده‌های آلفا بسیار گسترده است، و از چند میکرو ثانیه تا 10 سال را در بر می‌گیرد، ولی محدوده انرژی آلفا خیلی کوچک بوده و معمولا بین 5 الی 7 میلیون الکترون ولت برای هسته‌های سنگین‌تر و بین 1 الی 2.5 میلیون الکترون ولت برای نشرکننده‌های آلفای خاکهای نادر تغییر می‌کند.

طیف انرژی ذره آلفا

ذرات آلفا با انرژیهای مجزا منتشر می‌گردند، یعنی یک رادیو نوکلید خاص ، تنها ذرات آلفا با چند انرژی ویژه ایجاد می‌کند. نمودار تعداد ذرات آلفا بر حسب انرژی حاوی قله‌های پهنی است که پهنای موجود بدلیل اصل عدم قطعیت و عوامل آزمایشی است.

حالتهای مختلف فروپاشی آلفا از یک هسته اولیه به یک هسته تولید شده:

ممکن است برای یک رادیو نوکلید چندین حالت فروپاشی مشاهده گردد، یا ممکن است یک حالت فروپاشی آن چندین سطوح مختلف انرژی از هسته ایجاد شده را داشته باشد. از روی قله‌های موجود در طیف مربوطه به فروپاشی α ، هر قله نشانگر درصد نسبی فروپاشی رخ داده بوسیله هر حالت موجود در فروپاشی یک هسته اولیه به یک هسته ایجاد شده است.

انرژی همراه ذره آلفا

انرژی واقعی همراه با ذره آلفا دقیقا معادل کل انرژی گذاری است. بدلیل اینکه هسته ایجاد شده از این فروپاشی پس زنی دارد. انرژی پس زنی همراه با هسته ایجاد شده ، در نتیجه نیاز به بقا اندازه حرکت در سیستم است. این عمل پس زنی مشابه پس زنی تفنگ در هنگام شلیک گلوله است.

برهمکنش آلفا با ماده

چنانکه اشاره شد آلفا ذره باردار (سنگین) است. ذرات باردار سنگین ابتدا از طریق یونیزاسیون با ماده برهمکنش می‌کنند. برای ذرات با انرژی بالا ، ممکن است واکنشهای هسته‌ای نیز دارای اهمیت باشند. ذرت باردار سنگین ، بسیار سنگین تر از الکترونهایی می‌باشند که با آنها برهمکنش می‌دهند. بنابراین آنها در اثر این برهمکنش‌ها به میزان قابل ملاحظه‌ای منحرف نشده و مسیر ذره از میان یک جذب کننده نسبتا مستقیم است. با وجود این ، برخوردهای الاستیک با هسته‌های جذب کننده بندرت منجر به انحرافهای قابل ملاحظه ذرات اختصاصی از یک مسیر مستقیم می‌شود.

برد ذره آلفا در ماده

میزان فاصله‌ای که ذره آلفا در ماده جذب کننده تا نقطه رسیدن به انرژی جنبشی متوسط محیط طی می‌کند به برد تلقی می‌شود. مقدار برد برای ذره معین مثل آلفا در یک جذب کننده خاص مقداری تغییر نشان خواهد داد، چرا که پدیده‌های از دست دادن انرژی توسط ذره بطور تصادفی رخ داده و همچنین مقدار حقیقی این کاهش انرژی به برهمکنش متغیر است این تغییرات منجر به پدیده‌ای بنام انحراف برد می‌شود. تعریف دقیق برد با در نظر گرفتن پدیده تفرق صورت می‌گیرد. برد میانگین ضخامتی از جذب کننده است به نصف ذرات آلفای فرودی را متوقف می کند.

عوامل موثر در برد هر ماده باردار


ذرات باردار عموما در مواد با عدد اتمی بالا بدلیل تعداد بیشتر الکترونهایی که با آنها برهمکنش می‌دهند، دارای برد کوتاهتری هستند. ذرات با انرژی بالا بردهای طولانی‌تری نسبت به ذرات با انرژی کم هستند، چرا که به برهمکنش‌های بیشتری برای پراکندن انرژی نیاز است. بار بیشتر روی ذره منجر به کاهش برد می‌گردد، چراکه بارهای چندگانه موجب افزایش برهمکنش‌های کولمبی با الکترون ماده جذب کننده می‌شود. یک ماده با جرم بزرگتر ، برد کوتاهتری از یک ذره با جرم کمتر با همان انرژی جنبشی دارد. این حالت می‌تواند بوسیله زمان افزایش یافته برهمکنش توضیح داده شود، چرا که یک ذره سنگین آرامتر از یک ذره سبک با همان انرژی جنبشی حرکت می کند.

مباحث مرتبط با عنوان


تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 29 آبان 1384 [09:20 ]   5   مجید آقاپور      جاری 
 یکشنبه 29 آبان 1384 [09:13 ]   4   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 دوشنبه 10 اسفند 1383 [14:06 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 شنبه 21 آذر 1383 [05:52 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 دوشنبه 16 آذر 1383 [16:07 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..