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常見的電離輻射通常是由原子核發(fā)生衰變產(chǎn)生的。不同的放射性核素,它們的衰變過程并不相同。放射性衰變的主要類型有α衰變、β衰變和γ衰變?nèi)N。對應(yīng)于三種不同的衰變類型,放射性核素放出的射線也不同,分別是α射線、β射線和γ射線。
α射線又稱α粒子,是氦的原子核,由兩個質(zhì)子和兩個中子組成,由于中子不帶電,質(zhì)子帶正電荷,所以α粒子帶有兩個正電荷。通常是原子量較大的放射性核素通過α衰變釋放出α粒子,從而變成較輕的元素,直到穩(wěn)定為止。α粒子能夠輕易使物質(zhì)電離,在各種電離輻射中擁有較強(qiáng)的電離能力。同時,α粒子的能量消散得很快,穿透能力在各種電離輻射中是最弱的,在空氣中的傳播路徑通常僅在厘米量級,在鉛板中甚至只有微米量級。一張紙或者人類的皮膚就能阻擋α粒子。
β射線是放射性核素核衰變時釋放出的電子,射線的本質(zhì)就是高速的電子流。相比于α射線,β射線的電離能力要弱一些,但是穿透本領(lǐng)更強(qiáng)。比如,對于同樣能量的α射線和β射線,α射線的射程是1厘米的話,β射線能夠達(dá)到10米遠(yuǎn)。
γ射線與上述的兩種射線不同,它不是粒子,而是一種比X射線波長更短、能量更高的電磁波。原子核進(jìn)行β衰變之后,通常處于較高的能級,在向低能級躍遷時,發(fā)射出γ射線,即原子核發(fā)生γ衰變。γ射線不同于前述兩種射線,它不能被吸收,只能隨著傳播距離增加而逐漸減弱。雖然γ射線的電離能力弱于β射線,但是穿透能力卻更強(qiáng),甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板。在科學(xué)實驗中,γ射線照射到原子上可激發(fā)外層電子逸出,產(chǎn)生光電效應(yīng),從而實現(xiàn)神奇的光生電。我們熟知的物理學(xué)家愛因斯坦正是因為一篇對光電效應(yīng)進(jìn)行解釋的文章獲得了1921年的諾貝爾物理學(xué)獎。在生產(chǎn)應(yīng)用中,由于γ射線的高穿透力,工業(yè)中可以用作金屬探傷或者流水線自動控制;醫(yī)學(xué)中也可以利用γ射線對細(xì)胞的高殺傷力來治療腫瘤。(摘自《射線相伴你我他》P14