हीलियम नाभिक विकिरण के धनात्मक आवेशित कणों का प्रवाह। व्यक्तिगत प्रकार के विकिरण की विशेषताएँ

अल्फा विकिरण एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन - हीलियम नाभिक से युक्त भारी, धनात्मक आवेशित कणों की एक धारा है, जिसकी प्रारंभिक गति कम होती है और अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा स्तर (3 से 9 MeV तक) होता है। मुख्य रूप से प्राकृतिक तत्वों (रेडियम, थोरियम, यूरेनियम, पोलोनियम, आदि) द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणों की सीमा अपेक्षाकृत छोटी है। तो, हवा में यह 10...11 सेमी है, और जैविक ऊतकों में यह केवल कुछ दसियों माइक्रोमीटर (30...40 µm) है। अपेक्षाकृत बड़े द्रव्यमान और कम प्रारंभिक गति वाले अल्फा कण, पदार्थ के साथ बातचीत करते समय, जल्दी से अपनी ऊर्जा खो देते हैं और इसके द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, उनमें रैखिक आयनीकरण घनत्व सबसे अधिक है, लेकिन भेदन क्षमता कम है।

बीटा विकिरण नकारात्मक चार्ज कणों - इलेक्ट्रॉनों या सकारात्मक चार्ज कणों - पॉज़िट्रॉन की एक धारा है और प्राकृतिक और कृत्रिम रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के दौरान होता है। प्रकाश की गति के करीब उच्च प्रसार गति रखने वाले, बीटा कणों की माध्यम में अल्फा कणों की तुलना में लंबी दूरी होती है। इस प्रकार, हवा में बीटा कणों की अधिकतम सीमा कई मीटर तक पहुंच जाती है, और जैविक मीडिया में - 1...2 सेमी। बीटा कणों का काफी कम द्रव्यमान और ऊर्जा स्तर (0.0005...3.5 MeV) भी उनके कम आयनीकरण का निर्धारण करता है क्षमता।

इनमें अल्फा कणों की तुलना में अधिक भेदन क्षमता होती है, जो बीटा उत्सर्जक के ऊर्जा स्तर पर निर्भर करती है।

गामा विकिरण, जिसे गामा किरणों की एक धारा माना जाता है और बहुत कम तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय दोलनों का प्रतिनिधित्व करता है, परमाणु प्रतिक्रियाओं और रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया में उत्पन्न होता है। गामा विकिरण की ऊर्जा सीमा 0.01...3 MeV के भीतर है। इसकी भेदन क्षमता बहुत अधिक और आयनीकरण प्रभाव कम होता है। गामा विकिरण जैविक ऊतकों में गहराई से प्रवेश करता है, जिससे उनके आणविक बंधन टूट जाते हैं।

न्यूट्रॉन विकिरण, जो परमाणु नाभिक के प्राथमिक कणों - न्यूट्रॉन का प्रवाह है, में न्यूट्रॉन की ऊर्जा और विकिरणित पदार्थ की रासायनिक संरचना के आधार पर उच्च भेदन क्षमता होती है। न्यूट्रॉन में कोई विद्युत आवेश नहीं होता है और इनका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के करीब होता है। माध्यम के साथ न्यूट्रॉन की परस्पर क्रिया परमाणु नाभिक पर न्यूट्रॉन के बिखरने (लोचदार या बेलोचदार) के साथ होती है, जो विकिरणित पदार्थ के परमाणुओं के साथ न्यूट्रॉन के लोचदार या बेलोचदार टकराव का परिणाम है। लोचदार टकरावों के परिणामस्वरूप, न्यूट्रॉन के प्रक्षेपवक्र में परिवर्तन और गतिज ऊर्जा के हिस्से को परमाणु नाभिक में स्थानांतरित करने के साथ, पदार्थ का सामान्य आयनीकरण होता है।

न्यूट्रॉन के अकुशल प्रकीर्णन के दौरान, उनकी गतिज ऊर्जा मुख्य रूप से माध्यम के नाभिक के रेडियोधर्मी उत्तेजना पर खर्च होती है, जो आवेशित कणों और गामा क्वांटा दोनों से युक्त माध्यमिक विकिरण का कारण बन सकती है। न्यूट्रॉन से विकिरणित पदार्थों द्वारा तथाकथित प्रेरित विकिरण के अधिग्रहण से रेडियोधर्मी संदूषण की संभावना बढ़ जाती है और यह न्यूट्रॉन विकिरण की एक महत्वपूर्ण विशेषता है।

एक्स-रे अध्ययन विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जो तब होता है जब किसी पदार्थ को सैकड़ों किलोवोल्ट तक पहुंचने वाले काफी उच्च वोल्टेज पर इलेक्ट्रॉनों की एक धारा के साथ विकिरणित किया जाता है। एक्स-रे विकिरण की क्रिया की प्रकृति गामा विकिरण के समान है। किसी पदार्थ को विकिरणित करते समय इसमें कम आयनीकरण क्षमता और बड़ी प्रवेश गहराई होती है। संस्थापन में विद्युत वोल्टेज के आधार पर, एक्स-रे ऊर्जा 1 keV से 1 MeV तक हो सकती है।

रेडियोधर्मी पदार्थ स्वतः ही नष्ट हो जाते हैं और समय के साथ अपनी सक्रियता खो देते हैं। क्षय दर रेडियोधर्मी पदार्थों की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक है।

प्रत्येक आइसोटोप का एक निश्चित आधा जीवन होता है, अर्थात। वह समय जिसके दौरान इस आइसोटोप के आधे नाभिक क्षय हो जाते हैं। आधा जीवन छोटा (रेडॉन-222, प्रोटैक्टीनियम-234, आदि) और बहुत लंबा (यूरेनियम-238, रेडियम, प्लूटोनियम, आदि) हो सकता है।

जब कम आधे जीवन वाले रेडियोधर्मी तत्वों को शरीर में पेश किया जाता है, तो विकिरण और दर्दनाक घटनाओं के हानिकारक प्रभाव बहुत जल्दी समाप्त हो जाते हैं।

विकिरण खुराक

रेडियोधर्मी पदार्थों की मात्रा का माप उनकी गतिविधि C है, जो प्रति इकाई समय में परमाणु नाभिक के क्षय की संख्या द्वारा व्यक्त की जाती है। गतिविधि की इकाई प्रति सेकंड विघटन (क्षय/सेकेंड) है।

C प्रणाली में इस इकाई को बेकरेल (Bq) कहा जाता है। एक बेकरेल किसी भी रेडियोन्यूक्लाइड के लिए प्रति सेकंड एक क्षय से मेल खाता है। गतिविधि की बाह्य प्रणालीगत इकाई क्यूरी है। क्यूरी (Ci) एक रेडियोधर्मी पदार्थ की क्रिया है जिसमें प्रति सेकंड 3.7*1010 नाभिकों का क्षय होता है। 1 सीआई = 3.7*1010 बीक्यू। आमतौर पर छोटी इकाइयों का उपयोग किया जाता है - मिलिक्यूरी (mCi) और माइक्रोक्यूरी (μCi)।

एक्सपोज़र, अवशोषित और समतुल्य विकिरण खुराक हैं।

एक्सपोज़र खुराक - कूलम्ब प्रति किलोग्राम, (सी/किग्रा) आयनकारी विकिरण के प्रभाव को दर्शाता है

डेक्सप. = क्यू/एम,

जहां Q वायु के रेडियोधर्मी विकिरण के दौरान बनने वाले समान चिह्न का आवेश है, C (कूलम्ब);

मी - वायु द्रव्यमान, किग्रा.

विकिरण जोखिम खुराक की गैर-प्रणालीगत इकाई रेंटजेन (आर) है।

1 रेंटजेन रेडियोधर्मी विकिरण की एक खुराक है, जो सामान्य वायुमंडलीय परिस्थितियों में शुष्क हवा के 1 सेमी3 में, एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इकाई में प्रत्येक चिह्न का चार्ज ले जाने वाले आयन उत्पन्न करती है।

विकिरण के प्रभाव के लिए विकिरण खुराक दर महत्वपूर्ण है। विकिरण खुराक दर की गैर-प्रणालीगत इकाई को रेंटजेन प्रति सेकंड (आर/एस) माना जाता है।

एक्सपोज़र खुराक दर (एम्पीयर प्रति किलोग्राम) सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

Рexp = डेक्सप/टी,

जहां t विकिरण का समय है।

विकिरण की अवशोषित खुराक (J/kg) विकिरणित वातावरण के अवशोषण गुणों की विशेषता बताती है और काफी हद तक विकिरण के प्रकार पर निर्भर करती है। इस इकाई को ग्रे (Gy) कहा जाता है।

डब्सॉर्ब = ई/एम,

जहां ई विकिरण ऊर्जा है, जे;

मी उस माध्यम का द्रव्यमान है जो ऊर्जा को अवशोषित करता है, किग्रा।

3ए अवशोषित विकिरण खुराक की ऑफ-सिस्टम इकाई को रेड माना जाता है। 1rad.=10-2Gy.

छोटी इकाइयाँ मिलिराड (mrad) और माइक्रोराड (mrad) हैं।

अवशोषित खुराक दर, डब्ल्यू/किलो

रबग्ल = डाबग्ल/टी.

विभिन्न प्रकार के आयनकारी विकिरण की एक ही खुराक के कारण होने वाले असमान जैविक प्रभाव का आकलन करने के लिए, समतुल्य खुराक की अवधारणा पेश की गई थी। रेडियोधर्मी विकिरण की समतुल्य खुराक को विकिरण की अवशोषित खुराक और सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता के गुणांक द्वारा दर्शाया जाता है, जिसे मनुष्यों के संपर्क में आने पर विभिन्न विकिरणों का गुणवत्ता कारक (Kk) कहा जाता है।

डेक = डब्सकेके।

समतुल्य खुराक की एसआई इकाई सीवर्ट (एसवी) है। एक सीवर्ट 1 जे/किग्रा (एक्स-रे, γ-, और β- विकिरण के लिए) की खुराक से मेल खाता है।

समकक्ष विकिरण खुराक की इकाई रेम (एक्स-रे का जैविक समकक्ष) है।

रेम किसी भी प्रकार के आयनीकरण विकिरण की एक खुराक है जो 1 रेंटजेन के एक्स-रे या गामा विकिरण की खुराक के समान जैविक प्रभाव पैदा करती है।

गामा और एक्स-रे, बीटा कणों, इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के लिए गुणवत्ता कारक एकता है।

 लिखित:रेडियोधर्मिता परमाणु नाभिक की संरचना में परिवर्तन है।

अल्फ़ा विकिरण - हीलियम नाभिक का प्रवाह (धनात्मक आवेशित कणों का प्रवाह)
अल्फा विकिरण के साथ, द्रव्यमान संख्या 4 से कम हो जाती है, और चार्ज संख्या 2 से कम हो जाती है।
विस्थापन नियम: अल्फा विकिरण के साथ, एक तत्व को आवर्त सारणी की शुरुआत में दो कोशिकाओं में स्थानांतरित किया जाता है।

बीटा विकिरण - इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह (नकारात्मक आवेशित कणों का प्रवाह)
बीटा विकिरण के साथ, द्रव्यमान संख्या नहीं बदलती, आवेश संख्या 1 बढ़ जाती है।
शिफ्ट नियम: बीटा विकिरण एक तत्व को आवर्त सारणी के अंत की ओर एक कोशिका को स्थानांतरित करने का कारण बनता है।

गामा विकिरण - उच्च आवृत्ति और भेदन क्षमता की विद्युत चुम्बकीय तरंग।

जब α और β कण चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, तो उन पर एक बल कार्य करता है, जो उन्हें एक ओर विक्षेपित कर देता है। अल्फा कणों का द्रव्यमान बीटा कणों के द्रव्यमान से अधिक होता है, इसलिए वे कम विक्षेपित होते हैं। बल की दिशा अनुदिश है। γ किरणें बाहर नहीं झुकतीं।

हाफ लाइफवह समयावधि है जिसके दौरान रेडियोधर्मी नाभिकों की आधी मूल संख्या का क्षय हो जाता है। लेकिन अर्ध-जीवन नियम केवल बड़ी संख्या में परमाणुओं के लिए मान्य है। चूँकि यह भविष्यवाणी करना असंभव है कि एक एकल नाभिक कब क्षय होगा, लेकिन बड़ी संख्या में कणों के लिए यह नियम सत्य है।


γ-क्वांटम उत्सर्जित करते समय
1) नाभिक का द्रव्यमान और आवेश संख्या नहीं बदलती
2) नाभिक का द्रव्यमान और आवेश संख्या बढ़ती है
3) नाभिक की द्रव्यमान संख्या नहीं बदलती, नाभिक की आवेश संख्या बढ़ जाती है
4) नाभिक की द्रव्यमान संख्या बढ़ती है, नाभिक की आवेश संख्या नहीं बदलती
समाधान:गामा विकिरण एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, यह परमाणु नाभिक की संरचना को प्रभावित नहीं करती है, नाभिक की द्रव्यमान और आवेश संख्या में परिवर्तन नहीं होता है।
उत्तर: 1
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):नीचे दो परमाणु प्रतिक्रियाओं के समीकरण दिए गए हैं। β-क्षय प्रतिक्रिया कौन सी है?

1) केवल ए
2) केवल बी
3) ए और बी दोनों
4) न तो A और न ही B
समाधान:बीटा क्षय इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के साथ होता है; किसी भी प्रतिक्रिया में कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होता है।
उत्तर: 4
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):नीचे दो परमाणु प्रतिक्रियाओं के समीकरण दिए गए हैं। β-क्षय प्रतिक्रिया कौन सी है?
1) केवल ए
2) केवल बी
3) ए और बी दोनों
4) न तो A और न ही B
समाधान:बीटा क्षय इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के साथ होता है, दोनों प्रतिक्रियाओं में एक इलेक्ट्रॉन बनता है।
उत्तर: 3

भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):चित्र में प्रस्तुत रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के टुकड़े का उपयोग करके निर्धारित करें कि तत्व का कौन सा आइसोटोप बिस्मथ के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है।

1) सीसा आइसोटोप
2)थैलियम आइसोटोप
3) पोलोनियम आइसोटोप
4) एस्टैटिन आइसोटोप
समाधान:अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप, तत्व की परमाणु संख्या 2 कम हो जाएगी, बिस्मथ (Z=83) से तत्व थैलियम के आइसोटोप (Z=81) में बदल जाएगा
उत्तर: 2

भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):चित्र में प्रस्तुत रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के एक टुकड़े का उपयोग करके निर्धारित करें कि तत्व का कौन सा आइसोटोप बिस्मथ के इलेक्ट्रॉनिक बीटा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है।

1) सीसा आइसोटोप
2)थैलियम आइसोटोप
3) पोलोनियम आइसोटोप
4) एस्टैटिन आइसोटोप
समाधान:बीटा क्षय के परिणामस्वरूप, तत्व की परमाणु संख्या 1 बढ़ जाएगी, बिस्मथ (Z=83) से तत्व पोलोनियम के आइसोटोप (Z=84) में बदल जाएगा
उत्तर: 3

भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):रेडियोधर्मी पदार्थ वाले एक कंटेनर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, जिससे रेडियोधर्मी विकिरण की किरण तीन घटकों में विभाजित हो जाती है (चित्र देखें)।

घटक (3) से मेल खाता है
1) गामा विकिरण
2) अल्फा विकिरण
3) बीटा विकिरण
4) न्यूट्रॉन विकिरण
समाधान:आइए बाएं हाथ के नियम का उपयोग करें, कणों का प्रवाह ऊपर की ओर निर्देशित होता है, चार अंगुलियों को ऊपर की ओर इंगित करें। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं स्क्रीन के समतल में (हमसे दूर) निर्देशित होती हैं, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं हथेली की ओर निर्देशित होती हैं, अंगूठा 90 डिग्री पर मुड़ा हुआ होता है, जिससे पता चलता है कि सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कण बाईं ओर विक्षेपित हैं। घटक (3) दाईं ओर विचलित हो गया है, इसलिए ये कण ऋणात्मक रूप से आवेशित हैं। बीटा विकिरण नकारात्मक आवेशित कणों की एक धारा है।
विधि 2:घटक (3) घटक (1) से अधिक विचलन करता है, जिसका अर्थ है कि (3) का द्रव्यमान कम है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान हीलियम नाभिक से कम होता है, जिसका अर्थ है कि घटक (3) इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है (गामा विकिरण)
उत्तर: 3

भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):अर्ध-जीवन वह समयावधि है जिसके दौरान रेडियोधर्मी नाभिकों की आधी मूल संख्या नष्ट हो जाती है। चित्र समय t के साथ रेडियोधर्मी नाभिक की संख्या N में परिवर्तन का एक ग्राफ दिखाता है।

ग्राफ के अनुसार अर्ध-आयु है
1)10 एस
2)20 एस
3) 30 एस
4) 40 एस
समाधान:समय t 1 = 20 सेकंड पर N 1 = 40 10 6 रेडियोधर्मी नाभिक थे, रेडियोधर्मी नाभिक का आधा हिस्सा N 2 = 20 10 6 समय t 2 = 40 सेकंड तक क्षय हो चुका था, इसलिए आधा जीवन T = t 2 - टी 1 = 40 - 20 = 20 एस, ग्राफ से पता चलता है कि हर 20 सेकंड में शेष आधे परमाणु क्षय हो जाते हैं।
उत्तर: 2
भौतिकी में OGE असाइनमेंट 2017:किसी नाभिक के अल्फा क्षय के दौरान उसकी आवेश संख्या
1) 2 इकाई घट जाती है
2) 4 इकाई घट जाती है
3) 2 इकाइयों की वृद्धि
4) 4 इकाइयों की वृद्धि
समाधान:किसी नाभिक के अल्फा क्षय के दौरान उसकी आवेश संख्या 2 इकाई कम हो जाती है, क्योंकि +2e आवेश वाला हीलियम नाभिक उड़ जाता है।
उत्तर: 1
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):प्राकृतिक रेडियोधर्मिता का अध्ययन करते समय, तीन प्रकार के विकिरण की खोज की गई: अल्फा विकिरण (अल्फा कणों की एक धारा), बीटा विकिरण (बीटा कणों की एक धारा) और गामा विकिरण। बीटा कणों के आवेश का चिन्ह एवं परिमाण क्या है?
1) धनात्मक और प्राथमिक आवेश के मापांक के बराबर
2) धनात्मक और दो प्राथमिक आवेशों के मापांक के बराबर
3) ऋणात्मक और प्राथमिक आवेश के मापांक के बराबर
4) बीटा कणों पर कोई आवेश नहीं होता
समाधान:बीटा विकिरण इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है, इलेक्ट्रॉन का आवेश ऋणात्मक होता है और परिमाण में प्राथमिक आवेश के बराबर होता है।
उत्तर: 3
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):नीचे दो परमाणु प्रतिक्रियाओं के समीकरण दिए गए हैं। कौन सी एक α-क्षय प्रतिक्रिया है?

1) केवल ए
2) केवल बी
3) ए और बी दोनों
4) न तो A और न ही B
समाधान:अल्फा क्षय हीलियम नाभिक का निर्माण करता है; दो प्रतिक्रियाओं में से, केवल दूसरा हीलियम नाभिक का उत्पादन करता है।
उत्तर: 2
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):एक रेडियोधर्मी दवा को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। यह क्षेत्र भटक सकता है
A. α-किरणें।
बी β-किरणें।
सही उत्तर है
1) केवल ए
2) केवल बी
3) ए और बी दोनों
4) न तो A और न ही B
समाधान:चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने वाला गतिमान आवेशित कण विक्षेपित हो जाता है, α-किरणों और β-किरणों पर आवेश होता है, इसलिए, वे चुंबकीय क्षेत्र में विक्षेपित हो जाएंगे।
उत्तर: 3
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र से गुजरने वाले किस प्रकार के रेडियोधर्मी विकिरण विक्षेपित नहीं होते हैं?
1)अल्फा विकिरण
2) बीटा विकिरण
3) गामा विकिरण
4) अल्फा विकिरण और बीटा विकिरण
समाधान:चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने वाला गतिमान आवेशित कण विक्षेपित हो जाता है; गामा किरणों पर कोई आवेश नहीं होता है, इसलिए वे चुंबकीय क्षेत्र में विक्षेपित नहीं होते हैं।
उत्तर: 3
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):तत्व की प्राकृतिक रेडियोधर्मिता
1) परिवेश के तापमान पर निर्भर करता है
2) वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करता है
3) उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर करता है जिसमें रेडियोधर्मी तत्व होता है
4) सूचीबद्ध कारकों पर निर्भर नहीं करता है
उत्तर: 4
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):चित्र में प्रस्तुत रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के एक टुकड़े का उपयोग करके, द्रव्यमान संख्या 19 के साथ फ्लोरीन नाभिक की संरचना निर्धारित करें।

1)9 प्रोटॉन, 10 न्यूट्रॉन
2) 10 प्रोटॉन, 9 न्यूट्रॉन
3) 9 प्रोटॉन, 19 न्यूट्रॉन
4) 19 प्रोटॉन, 9 न्यूट्रॉन
समाधान:प्रोटॉन की संख्या तत्व की परमाणु संख्या के बराबर है, फ्लोरीन में 9 प्रोटॉन हैं, द्रव्यमान संख्या से न्यूट्रॉन की संख्या ज्ञात करने के लिए हम आवेश संख्या 19-9 = 10 घटाते हैं।
उत्तर: 1
भौतिकी में OGE असाइनमेंट (fipi):तीन प्रकार के विकिरणों - α, β या γ - में से किसकी भेदन क्षमता सबसे कम है?
1) α
2) β
3) γ

समाधान:तीन प्रकार के विकिरणों में से, सबसे बड़े α-कण हैं, हीलियम नाभिक इलेक्ट्रॉनों और गामा किरणों से बड़े होते हैं, इसलिए, उनके लिए किसी बाधा से गुजरना अधिक कठिन होता है।
उत्तर: 1
तीन प्रकार के विकिरणों - α, β या γ - में से किसकी भेदन शक्ति सबसे अधिक है?
1) α
2) β
3) γ
4) सभी प्रकार के विकिरणों की भेदन क्षमता समान होती है

कणिका विकिरण - आयनकारी विकिरण जिसमें शून्य से भिन्न द्रव्यमान वाले कण होते हैं।

अल्फ़ा विकिरण - धनात्मक आवेशित कणों (हीलियम परमाणुओं का नाभिक - 24He) की एक धारा, जो लगभग 20,000 किमी/सेकेंड की गति से चलती है। अल्फा किरणें बड़े परमाणु क्रमांक वाले तत्वों के नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान और परमाणु प्रतिक्रियाओं और परिवर्तनों के दौरान बनती हैं। उनकी ऊर्जा 4-9 (2-11) MeV तक होती है। किसी पदार्थ में a-कणों की सीमा उनकी ऊर्जा और उस पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करती है जिसमें वे चलते हैं। औसतन, हवा में दूरी 2-10 सेमी है, जैविक ऊतक में - कई माइक्रोन। चूंकि ए-कण बड़े पैमाने पर होते हैं और उनमें अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा होती है, इसलिए उनका मार्ग पदार्थ के माध्यम से होता है सीधा , वे एक मजबूत आयनीकरण प्रभाव का कारण बनते हैं। विशिष्ट आयनीकरण हवा में प्रति 1 सेमी यात्रा में लगभग 40,000 आयन जोड़े हैं (पूरी यात्रा लंबाई में 250 हजार आयन जोड़े तक बनाए जा सकते हैं)। जैविक ऊतक में, 1-2 माइक्रोन के पथ के साथ 40,000 आयन जोड़े भी बनते हैं। सारी ऊर्जा शरीर की कोशिकाओं में स्थानांतरित हो जाती है, जिससे उसे बहुत नुकसान होता है।

अल्फा कण कागज की एक शीट में फंस जाते हैं और व्यावहारिक रूप से त्वचा की बाहरी (बाहरी) परत में प्रवेश करने में असमर्थ होते हैं; वे त्वचा की स्ट्रेटम कॉर्नियम द्वारा अवशोषित होते हैं। इसलिए, ए-विकिरण तब तक खतरा पैदा नहीं करता जब तक कि ए-कण उत्सर्जित करने वाले रेडियोधर्मी पदार्थ खुले घाव के माध्यम से, भोजन या साँस की हवा के साथ शरीर में प्रवेश नहीं करते - तब वे बन जाते हैं बहुत खतरनाक .

बीटा विकिरण - बी-क्षय के दौरान परमाणु नाभिक द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों (नकारात्मक चार्ज कण) और पॉज़िट्रॉन (सकारात्मक चार्ज कण) से युक्त बी-कणों की एक धारा। निरपेक्ष रूप से बीटा कणों का द्रव्यमान 9.1x10-28 ग्राम है। बीटा कण एक प्राथमिक विद्युत आवेश ले जाते हैं और माध्यम में 100 हजार किमी/सेकंड से 300 हजार किमी/सेकेंड की गति से फैलते हैं (अर्थात प्रकाश की गति तक) विकिरण ऊर्जा पर निर्भर करता है। बी-कणों की ऊर्जा व्यापक रूप से भिन्न होती है। इसे इस तथ्य से समझाया गया है कि रेडियोधर्मी नाभिक के प्रत्येक बी-क्षय के दौरान, परिणामी ऊर्जा बेटी नाभिक, बी-कणों और न्यूट्रिनो के बीच अलग-अलग अनुपात में वितरित होती है, और बी-कणों की ऊर्जा शून्य से कुछ अधिकतम मूल्य तक उतार-चढ़ाव कर सकती है। . अधिकतम ऊर्जा 0.015-0.05 MeV (नरम विकिरण) से 3-13.5 MeV (कठोर विकिरण) तक होती है।

चूँकि बी-कणों में आवेश होता है, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में वे सीधी दिशा से विचलित हो जाते हैं। बहुत छोटे द्रव्यमान वाले, बी-कण, परमाणुओं और अणुओं से टकराते समय, आसानी से अपनी मूल दिशा से विचलित हो जाते हैं (अर्थात, वे दृढ़ता से बिखरे हुए होते हैं)। इसलिए, बीटा कणों की पथ लंबाई निर्धारित करना बहुत कठिन है - यह पथ बहुत टेढ़ा है। लाभ
बी-कण, इस तथ्य के कारण कि उनमें ऊर्जा की अलग-अलग मात्रा होती है, कंपन से भी गुजरते हैं। हवा में दौड़ने की लंबाई तक पहुँच सकती है
25 सेमी, और कभी-कभी कई मीटर। जैविक ऊतकों में कणों का मार्ग 1 सेमी तक होता है। गति का मार्ग माध्यम के घनत्व से भी प्रभावित होता है।

बीटा कणों की आयनीकरण क्षमता अल्फा कणों की तुलना में काफी कम है। आयनीकरण की डिग्री गति पर निर्भर करती है: कम गति - अधिक आयनीकरण। हवा में यात्रा दूरी के 1 सेमी पर, एक बी-कण बनता है
50-100 आयन जोड़े (हवा के माध्यम से 1000-25 हजार आयन जोड़े)। उच्च-ऊर्जा बीटा कण, नाभिक के पास से बहुत तेज़ी से उड़ते हुए, उनके पास धीमे बीटा कणों के समान मजबूत आयनीकरण प्रभाव पैदा करने का समय नहीं होता है। जब ऊर्जा नष्ट हो जाती है, तो इसे या तो एक सकारात्मक आयन द्वारा एक तटस्थ परमाणु बनाने के लिए, या एक परमाणु द्वारा एक नकारात्मक आयन बनाने के लिए कैप्चर किया जाता है।

न्यूट्रॉन विकिरण - न्यूट्रॉन से युक्त विकिरण, अर्थात्। तटस्थ कण. न्यूट्रॉन परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान बनते हैं (हाइड्रोजन नाभिक से भारी तत्वों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं के दौरान भारी रेडियोधर्मी तत्वों के नाभिक के विखंडन की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया)। न्यूट्रॉन विकिरण अप्रत्यक्ष रूप से आयनीकरण योग्य है; आयनों का निर्माण स्वयं न्यूट्रॉन के प्रभाव में नहीं होता है, बल्कि द्वितीयक भारी आवेशित कणों और गामा किरणों के प्रभाव में होता है, जिनमें न्यूट्रॉन अपनी ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं। न्यूट्रॉन विकिरण अपनी उच्च भेदन क्षमता (हवा में सीमा कई हजार मीटर तक पहुंच सकती है) के कारण बेहद खतरनाक है। इसके अलावा, न्यूट्रॉन प्रेरित विकिरण (जीवित जीवों सहित) का कारण बन सकते हैं, जो स्थिर तत्वों के परमाणुओं को उनके रेडियोधर्मी परमाणुओं में बदल देते हैं। हाइड्रोजन युक्त सामग्री (ग्रेफाइट, पैराफिन, पानी, आदि) न्यूट्रॉन विकिरण से अच्छी तरह से सुरक्षित हैं।

ऊर्जा के आधार पर, निम्नलिखित न्यूट्रॉन को प्रतिष्ठित किया जाता है:

1. 10-50 MeV की ऊर्जा वाले अल्ट्राफास्ट न्यूट्रॉन। इनका निर्माण परमाणु विस्फोटों और परमाणु रिएक्टरों के संचालन के दौरान होता है।

2. तीव्र न्यूट्रॉन, इनकी ऊर्जा 100 keV से अधिक होती है।

3. मध्यवर्ती न्यूट्रॉन - इनकी ऊर्जा 100 keV से 1 keV तक होती है।

4. धीमे और तापीय न्यूट्रॉन। धीमे न्यूट्रॉन की ऊर्जा 1 keV से अधिक नहीं होती है। थर्मल न्यूट्रॉन की ऊर्जा 0.025 eV तक पहुँच जाती है।

न्यूट्रॉन विकिरण का उपयोग चिकित्सा में न्यूट्रॉन थेरेपी, जैविक मीडिया में व्यक्तिगत तत्वों और उनके आइसोटोप की सामग्री का निर्धारण आदि के लिए किया जाता है। मेडिकल रेडियोलॉजी मुख्य रूप से तेज़ और थर्मल न्यूट्रॉन का उपयोग करती है, मुख्य रूप से कैलिफ़ोर्नियम -252 का उपयोग करती है, जो 2.3 MeV की औसत ऊर्जा के साथ न्यूट्रॉन को छोड़ने के लिए क्षय होता है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण उनकी उत्पत्ति, ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य में भिन्नता है। विद्युतचुंबकीय विकिरण में एक्स-रे, रेडियोधर्मी तत्वों से गामा विकिरण और ब्रेम्सस्ट्रालंग शामिल हैं, जो तब होता है जब अत्यधिक त्वरित आवेशित कण पदार्थ से गुजरते हैं। दृश्यमान प्रकाश और रेडियो तरंगें भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, लेकिन वे पदार्थ को आयनित नहीं करते हैं, क्योंकि उनकी विशेषता लंबी तरंग दैर्ध्य (कम कठोरता) होती है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा लगातार उत्सर्जित नहीं होती है, बल्कि अलग-अलग हिस्सों में - क्वांटा (फोटॉन) में उत्सर्जित होती है। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय विकिरण क्वांटा या फोटॉन की एक धारा है।

एक्स-रे विकिरण. एक्स-रे की खोज विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन ने 1895 में की थी। एक्स-रे 0.001-10 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ क्वांटम विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। 0.2 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य वाले विकिरण को पारंपरिक रूप से "नरम" एक्स-रे विकिरण कहा जाता है, और 0.2 एनएम तक - "कठोर" कहा जाता है। तरंग दैर्ध्य वह दूरी है जिस पर विकिरण एक दोलन अवधि के दौरान यात्रा करता है। एक्स-रे विकिरण, किसी भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, प्रकाश की गति से यात्रा करता है - 300,000 किमी/सेकेंड। एक्स-रे ऊर्जा आमतौर पर 500 केवी से अधिक नहीं होती है।

ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशिष्ट एक्स-रे हैं। ब्रेम्सस्ट्रालंग विकिरण तब होता है जब परमाणु नाभिक के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में तेज़ इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है (यानी, जब इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक के साथ बातचीत करते हैं)। जब एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन नाभिक के पास से गुजरता है, तो इलेक्ट्रॉन का प्रकीर्णन (मंदी) देखा जाता है। इलेक्ट्रॉन की गति कम हो जाती है, और इसकी ऊर्जा का कुछ हिस्सा ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे फोटॉन के रूप में उत्सर्जित होता है।

विशिष्ट एक्स-रे तब उत्पन्न होते हैं जब तेज़ इलेक्ट्रॉन किसी परमाणु में गहराई तक प्रवेश करते हैं और आंतरिक स्तर (K, L और यहां तक ​​कि M) से बाहर निकल जाते हैं। परमाणु उत्तेजित होता है और फिर जमीनी अवस्था में लौट आता है। इस मामले में, बाहरी स्तरों से इलेक्ट्रॉन आंतरिक स्तरों में रिक्त स्थानों को भरते हैं और साथ ही विशिष्ट विकिरण के फोटॉन उत्तेजित और जमीनी अवस्था में परमाणु की ऊर्जा के अंतर के बराबर ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होते हैं (अधिक नहीं) 250 केवी)। वे। विशिष्ट विकिरण तब होता है जब परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कोशों को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है। उत्तेजित अवस्था से गैर-उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं के विभिन्न संक्रमणों के दौरान, दृश्य प्रकाश, अवरक्त और पराबैंगनी किरणों के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा भी उत्सर्जित हो सकती है। चूँकि एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य छोटी होती है और वे पदार्थ में कम अवशोषित होती हैं, इसलिए उनकी भेदन शक्ति अधिक होती है।

गामा विकिरण - यह परमाणु मूल का विकिरण है। यह उन मामलों में प्राकृतिक कृत्रिम रेडियोन्यूक्लाइड के अल्फा और बीटा क्षय के दौरान परमाणु नाभिक द्वारा उत्सर्जित होता है, जहां बेटी नाभिक में अतिरिक्त ऊर्जा होती है जिसे कॉर्पसकुलर विकिरण (अल्फा और बीटा कण) द्वारा कैप्चर नहीं किया जाता है। यह अतिरिक्त ऊर्जा तुरंत गामा किरणों के रूप में उत्सर्जित होती है। वे। गामा विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों (क्वांटा) की एक धारा है जो रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया के दौरान उत्सर्जित होती है जब नाभिक की ऊर्जा स्थिति बदलती है। इसके अलावा, गामा क्वांटा एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन के एंटीहिलेशन के दौरान बनते हैं। गामा विकिरण के गुण एक्स-रे के समान हैं, लेकिन इसकी गति और ऊर्जा अधिक है। निर्वात में प्रसार की गति प्रकाश की गति के बराबर है - 300,000 किमी/सेकेंड। चूँकि गामा किरणों में कोई आवेश नहीं होता है, इसलिए वे विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में विक्षेपित नहीं होती हैं, स्रोत से सभी दिशाओं में सीधे और समान रूप से फैलती हैं। गामा विकिरण की ऊर्जा हजारों से लेकर लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट (2-3 MeV) तक होती है, जो शायद ही कभी 5-6 MeV तक पहुंचती है (कोबाल्ट-60 के क्षय के दौरान उत्पन्न गामा किरणों की औसत ऊर्जा 1.25 MeV है)। गामा विकिरण प्रवाह में विभिन्न ऊर्जाओं के क्वांटा शामिल हैं। क्षय के दौरान 131

रेडियोधर्मिता प्राथमिक कणों के उत्सर्जन के साथ कुछ परमाणु नाभिकों का दूसरों में सहज परिवर्तन है। केवल अस्थिर नाभिक ही ऐसे परिवर्तनों से गुजरते हैं। रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं में शामिल हैं: 1) α - क्षय, 2) β - क्षय (इलेक्ट्रॉन कैप्चर सहित), 3) γ - परमाणु विकिरण, 4) भारी नाभिक का सहज विखंडन, 5) प्रोटॉन रेडियोधर्मिता।

प्रकृति में विद्यमान नाभिकों और नाभिकीय प्रतिक्रियाओं से प्राप्त नाभिकों के रेडियोधर्मी परिवर्तन की प्रक्रिया समान नियमों का पालन करती है।

रेडियोधर्मी परिवर्तन का नियम . व्यक्तिगत रेडियोधर्मी नाभिक एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से परिवर्तन से गुजरते हैं। इसलिए, हम यह मान सकते हैं कि dt की एक छोटी अवधि में क्षय होने वाले नाभिक dN की संख्या उपलब्ध नाभिक N की संख्या और समय अंतराल dt दोनों के समानुपाती होती है:

यहाँ λ प्रत्येक रेडियोधर्मी पदार्थ का एक स्थिर गुण है, जिसे कहा जाता है क्षय स्थिरांक. ऋण चिह्न इसलिए लिया जाता है ताकि dN को अविघटित नाभिक N की संख्या में वृद्धि के रूप में माना जा सके।

अभिव्यक्ति को एकीकृत करने से संबंध बनता है

एन = एन 0 ई -λt ,

जहाँ N 0 प्रारंभिक क्षण में नाभिकों की संख्या है, N समय t पर अविघटित नाभिकों की संख्या है। सूत्र रेडियोधर्मी परिवर्तन के नियम को व्यक्त करता है। यह कानून बहुत सरल है: समय के साथ अक्षयित नाभिकों की संख्या तेजी से घटती जाती है।

समय t के दौरान क्षय होने वाले नाभिकों की संख्या अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है

एन 0 - एन = एन 0 (1 - ई -λटी)।

वह समय जिसके दौरान नाभिकों की आधी मूल संख्या का क्षय होता है, कहलाता है हाफ लाइफटी. यह समय स्थिति से निर्धारित होता है

वर्तमान में ज्ञात रेडियोधर्मी नाभिक का आधा जीवन 3·10 -7 सेकेंड से लेकर 5·10 15 वर्ष तक है।

आइए एक रेडियोधर्मी नाभिक का औसत जीवनकाल ज्ञात करें। t से (t + dt) तक के समय अंतराल के दौरान परिवर्तन से गुजरने वाले नाभिक dN(t) की संख्या अभिव्यक्ति के मापांक द्वारा निर्धारित की जाती है: dN(t) = λN(t)dt। इनमें से प्रत्येक नाभिक का जीवनकाल t है। परिणामस्वरूप, प्रारंभ में उपलब्ध सभी N 0 नाभिकों के जीवनकाल का योग अभिव्यक्ति tdN(t) को एकीकृत करके प्राप्त किया जाता है। इस योग को कोर N 0 की संख्या से विभाजित करना हमें औसत जीवनकाल मिलता हैτ रेडियोधर्मी नाभिक:

आइए यहां N(t) के लिए व्यंजक को प्रतिस्थापित करें:

(आपको वेरिएबल x = λt पर जाना होगा और भागों द्वारा एकीकरण करना होगा)। इस प्रकार, औसत जीवनकाल क्षय स्थिरांक λ का व्युत्क्रम है:

.

तुलना से पता चलता है कि आधा जीवन T, ln2 के बराबर संख्यात्मक कारक द्वारा τ से भिन्न होता है।

अक्सर ऐसा होता है कि रेडियोधर्मी परिवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले नाभिक, बदले में, रेडियोधर्मी हो जाते हैं और एक अलग दर पर क्षय होते हैं, जो एक अलग क्षय स्थिरांक की विशेषता होती है। नए क्षय उत्पाद रेडियोधर्मी आदि भी हो सकते हैं। परिणामस्वरूप, रेडियोधर्मी परिवर्तनों की एक पूरी श्रृंखला घटित होती है। प्रकृति में, तीन रेडियोधर्मी श्रृंखलाएं (या परिवार) हैं, जिनके पूर्वज हैं
(यूरेनियम श्रृंखला),
(थोरियम श्रृंखला) और
(एक्टिनोरेनियम श्रृंखला)। तीनों मामलों में अंतिम उत्पाद सीसे के आइसोटोप हैं - पहले मामले में
, क्षण में
, और अंत में, तीसरे में
.

प्राकृतिक रेडियोधर्मिता की खोज 1896 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक ए. बेकरेल ने की थी। पियरे क्यूरी और मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने रेडियोधर्मी पदार्थों के अध्ययन में महान योगदान दिया। यह पता चला है कि रेडियोधर्मी विकिरण तीन प्रकार के होते हैं। उनमें से एक, जिसे α-किरणें कहा जाता है, चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में उसी दिशा में विक्षेपित हो जाती है जिस दिशा में धनात्मक आवेशित कणों का प्रवाह विक्षेपित होता है। दूसरी, जिसे β-किरणें कहा जाता है, चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विपरीत दिशा में विक्षेपित होती हैं, अर्थात। ठीक वैसे ही जैसे नकारात्मक चार्ज वाले कणों का प्रवाह विक्षेपित हो जाएगा। अंत में, तीसरा विकिरण, जो चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया पर किसी भी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करता, γ-किरणें कहलाया। इसके बाद, यह पता चला कि γ किरणें बहुत छोटी तरंग दैर्ध्य (10 -3 से 1 Å तक) की विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं।

अल्फ़ा क्षय . अल्फा किरणें हीलियम नाभिक की एक धारा हैं
. क्षय निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:

अक्षर X क्षयकारी (माँ) नाभिक के रासायनिक प्रतीक को दर्शाता है, और अक्षर Y परिणामी (पुत्री) नाभिक के रासायनिक प्रतीक को दर्शाता है। अल्फा क्षय आमतौर पर बेटी नाभिक द्वारा γ किरणों के उत्सर्जन के साथ होता है। क्षय आरेख से यह स्पष्ट है कि पुत्री पदार्थ की परमाणु संख्या 2 इकाई है, और द्रव्यमान संख्या मूल पदार्थ की तुलना में 4 इकाई कम है। इसका एक उदाहरण यूरेनियम आइसोटोप का क्षय है
, थोरियम के निर्माण के साथ आगे बढ़ना:

.

वह गति जिस पर α कण (अर्थात् नाभिक)
) से बाहर उड़ो

क्षयित नाभिक बहुत बड़े होते हैं (~ 10 9 सेमी/सेकेंड; कई MeV के क्रम की गतिज ऊर्जा)। पदार्थ के माध्यम से उड़ते हुए, एक α कण धीरे-धीरे अपनी ऊर्जा खो देता है, इसे पदार्थ के अणुओं को आयनित करने पर खर्च करता है, और अंततः रुक जाता है। हवा में आयनों के एक जोड़े के निर्माण पर औसतन 35 eV खर्च होता है। इस प्रकार, एक α-कण अपने पथ में लगभग 105 जोड़े आयन बनाता है। स्वाभाविक रूप से, पदार्थ का घनत्व जितना अधिक होगा, रुकने से पहले α-कणों की सीमा उतनी ही कम होगी। इस प्रकार, सामान्य दबाव में हवा में सीमा कई सेंटीमीटर होती है; एक ठोस पदार्थ में सीमा 10 -3 सेमी के क्रम की होती है (α - कण पूरी तरह से कागज की एक साधारण शीट द्वारा बरकरार रखे जाते हैं)।

α-कणों की गतिज ऊर्जा, पुत्री नाभिक और α-कण की कुल विश्राम ऊर्जा की तुलना में मातृ नाभिक की विश्राम ऊर्जा की अधिकता के कारण उत्पन्न होती है। यह अतिरिक्त ऊर्जा α कण और संतति नाभिक के बीच उनके द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती अनुपात में वितरित होती है। किसी दिए गए रेडियोधर्मी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित α-कणों की ऊर्जा (वेग) को सख्ती से परिभाषित किया जाता है। ज्यादातर मामलों में, एक रेडियोधर्मी पदार्थ समान लेकिन विभिन्न ऊर्जा वाले α कणों के कई समूहों का उत्सर्जन करता है। यह इस तथ्य के कारण है कि पुत्री केन्द्रक न केवल सामान्य अवस्था में, बल्कि उत्तेजित अवस्था में भी उत्पन्न हो सकता है।

चित्र में. चित्र 4 नाभिक के क्षय के दौरान उत्सर्जित α-कणों (α-स्पेक्ट्रम की बारीक संरचना की उपस्थिति) के विभिन्न समूहों के उद्भव की व्याख्या करने वाला एक आरेख दिखाता है।
(बिस्मथ-212).

बाईं ओर का चित्र पुत्री नाभिक के ऊर्जा स्तर को दर्शाता है
(थैलियम-208). जमीनी अवस्था ऊर्जा शून्य मानी जाती है। सामान्य अवस्था में α कण और पुत्री नाभिक की शेष ऊर्जा की तुलना में मातृ नाभिक की शेष ऊर्जा का आधिक्य 6.203 MeV है। यदि पुत्री नाभिक अउत्तेजित अवस्था में प्रकट होता है, तो यह सारी ऊर्जा गतिज ऊर्जा के रूप में मुक्त हो जाती है, और α कण जिम्मेदार होता है

(कणों के इस समूह को चित्र में α 0 द्वारा निर्दिष्ट किया गया है)। यदि पुत्री नाभिक पांचवीं उत्तेजित अवस्था में दिखाई देता है, जिसकी ऊर्जा सामान्य अवस्था की ऊर्जा से 0.617 MeV अधिक है, तो जारी ऊर्जा 6.203-0.617 = 5.586 MeV होगी, और α कण का हिस्सा 5.481 होगा MeV (α5 कणों का समूह)। कणों की सापेक्ष संख्या α0 के लिए ~27%, α1 के लिए ~70% और α5 के लिए केवल ~0.01% है। α 2, α 3 और α 4 की सापेक्ष मात्राएँ भी बहुत छोटी हैं (0.1-1% के क्रम पर)।

अधिकांश नाभिकों के लिए उत्तेजित अवस्थाओं का औसत जीवनकाल 10 -8 से 10 -15 सेकेंड के बीच होता है। औसतन τ के बराबर समय में, पुत्री नाभिक एक γ फोटॉन उत्सर्जित करते हुए सामान्य या कम उत्तेजित अवस्था में चला जाता है। चित्र में. चित्र 4 छह अलग-अलग ऊर्जाओं के γ - फोटॉन के उद्भव को दर्शाता है।

पुत्री केन्द्रक की उत्तेजना ऊर्जा अन्य तरीकों से जारी की जा सकती है। एक उत्तेजित नाभिक किसी भी कण का उत्सर्जन कर सकता है: एक प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन या α कण। अंत में, α-क्षय के परिणामस्वरूप बनने वाला उत्तेजित नाभिक परमाणु के K-, L- या यहां तक ​​कि M- शेल के इलेक्ट्रॉनों में से किसी एक को सीधे (γ-क्वांटम के पूर्व उत्सर्जन के बिना) अतिरिक्त ऊर्जा दे सकता है, जैसे जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन परमाणु से बाहर निकल जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है आंतरिक रूपांतरण. प्रस्थान से उत्पन्न

इलेक्ट्रॉन, रिक्त स्थान उच्च ऊर्जा स्तरों से इलेक्ट्रॉनों से भर जाएगा। इसलिए, आंतरिक रूपांतरण हमेशा विशिष्ट एक्स-रे के उत्सर्जन के साथ होता है।

जिस प्रकार एक फोटॉन परमाणु की गहराई में तैयार रूप में मौजूद नहीं होता है और केवल विकिरण के क्षण में प्रकट होता है, उसी प्रकार एक α कण भी नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय के क्षण में प्रकट होता है। नाभिक को छोड़कर, α-कण को ​​एक संभावित अवरोध को पार करना होता है, जिसकी ऊंचाई α-कण की कुल ऊर्जा से अधिक होती है, जो औसतन 6 MeV है (चित्र 5)। अवरोध का बाहरी भाग, स्पर्शोन्मुख रूप से शून्य पर गिरना, α कण और पुत्री नाभिक के कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण होता है। अवरोध का आंतरिक भाग परमाणु बलों के कारण होता है। भारी α-रेडियोधर्मी नाभिक द्वारा α-कणों के प्रकीर्णन पर प्रयोगों से पता चला है कि अवरोध की ऊंचाई क्षय के दौरान उत्सर्जित α-कणों की ऊर्जा से काफी अधिक है। शास्त्रीय अवधारणाओं के अनुसार, किसी कण के लिए निर्दिष्ट परिस्थितियों में संभावित अवरोध को पार करना असंभव है। हालाँकि, क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, एक गैर-शून्य संभावना है कि एक कण बाधा के माध्यम से लीक हो जाएगा, जैसे कि बाधा में एक सुरंग से गुजर रहा हो। सुरंग प्रभाव नामक इस घटना पर पहले चर्चा की गई थी। सुरंग प्रभाव की अवधारणा के आधार पर α-क्षय का सिद्धांत, ऐसे परिणामों की ओर ले जाता है जो प्रयोगात्मक डेटा के साथ अच्छे समझौते में हैं।

बीटा क्षय . β-क्षय तीन प्रकार के होते हैं। एक मामले में, परिवर्तन से गुजर रहा नाभिक एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, दूसरे में - एक पॉज़िट्रॉन, तीसरे मामले में, कहा जाता है इलेक्ट्रॉनिक कब्जा(इ-झपटना),नाभिक K-शेल के इलेक्ट्रॉनों में से एक को अवशोषित करता है, बहुत कम बार या तो L-या M-शेल (तदनुसार, e-कैप्चर के बजाय वे K-कैप्चर, L-कैप्चर या M-कैप्चर की बात करते हैं)।

क्षय का पहला प्रकार (β - – क्षय या इलेक्ट्रॉन क्षय) निम्नलिखित योजना के अनुसार आगे बढ़ता है:

β-क्षय की प्रक्रिया में आवेश और न्यूक्लिऑन की संख्या के संरक्षण पर जोर देने के लिए, हमने β-इलेक्ट्रॉन को एक आवेश संख्या Z = -1 और एक द्रव्यमान संख्या A = 0 सौंपी है।

आरेख से यह देखा जा सकता है कि पुत्री नाभिक का परमाणु क्रमांक मूल नाभिक से एक अधिक है, दोनों नाभिकों की द्रव्यमान संख्या समान है। इलेक्ट्रॉन के साथ-साथ एक एंटीन्यूट्रिनो भी उत्सर्जित होता है .पूरी प्रक्रिया इस तरह आगे बढ़ती है मानो नाभिक के न्यूट्रॉनों में से एक हो
योजना के अनुसार परिवर्तन से गुजरते हुए, एक प्रोटॉन में बदल गया। सामान्य तौर पर, एक प्रक्रिया एक प्रक्रिया का एक विशेष मामला है। इसलिए, वे कहते हैं कि एक मुक्त न्यूट्रॉन β रेडियोधर्मी है।

बीटा क्षय के साथ γ किरणों का उत्सर्जन भी हो सकता है। उनकी घटना का तंत्र वही है जो α - क्षय के मामले में होता है - बेटी नाभिक न केवल सामान्य रूप में, बल्कि उत्तेजित अवस्था में भी प्रकट होता है। फिर कम ऊर्जा वाली अवस्था में गुजरते हुए, नाभिक एक γ फोटॉन उत्सर्जित करता है।

β-क्षय का एक उदाहरण थोरियम का परिवर्तन है
प्रोटैक्टीनियम को
इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ:

α-कणों के विपरीत, जिनमें प्रत्येक समूह के भीतर एक कड़ाई से परिभाषित ऊर्जा होती है, β-इलेक्ट्रॉनों में 0 से E अधिकतम तक गतिज ऊर्जाओं की एक विस्तृत विविधता होती है। चित्र में। चित्र 6 β-क्षय के दौरान नाभिक द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम को दर्शाता है। वक्र द्वारा कवर किया गया क्षेत्र प्रति इकाई समय में उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या देगा, डीएन - इलेक्ट्रॉनों की संख्या जिनकी ऊर्जा अंतराल डीई में निहित है। ऊर्जा ई अधिकतम मातृ नाभिक के द्रव्यमान और इलेक्ट्रॉन और बेटी नाभिक के द्रव्यमान के बीच अंतर से मेल खाती है। नतीजतन, ऐसे क्षय जिनमें इलेक्ट्रॉन ऊर्जा ई, ई अधिकतम से कम है, ऊर्जा के संरक्षण के नियम के स्पष्ट उल्लंघन के साथ घटित होते हैं।

ऊर्जा के लुप्त होने (ई अधिकतम - ई) को समझाने के लिए, पाउली ने 1932 में सुझाव दिया कि बीटा क्षय के दौरान, इलेक्ट्रॉन के साथ एक और कण उत्सर्जित होता है, जो ऊर्जा (ई अधिकतम - ई) को दूर ले जाता है। चूँकि यह कण किसी भी तरह से स्वयं को प्रकट नहीं करता है, इसलिए यह माना जाना चाहिए कि यह तटस्थ है और इसका द्रव्यमान बहुत छोटा है (अब यह स्थापित हो गया है कि इस कण का शेष द्रव्यमान शून्य है)। ई. फर्मी के सुझाव पर, इस काल्पनिक कण को ​​न्यूट्रिनो (जिसका अर्थ है "छोटा न्यूट्रॉन") कहा गया।

न्यूट्रिनो (या एंटीन्यूट्रिनो) की धारणा का एक और कारण है। न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन की स्पिन समान और 1/2 के बराबर होती है। यदि हम एंटीन्यूट्रिनो के बिना एक योजना लिखते हैं, तो परिणामी कणों का कुल स्पिन (जो s = 1/2 वाले दो कणों के लिए शून्य या एक हो सकता है) मूल कण के स्पिन से भिन्न होगा। इस प्रकार, β-क्षय में एक अन्य कण की भागीदारी कोणीय गति के संरक्षण के नियम द्वारा निर्धारित होती है, और इस कण को ​​1/2 (या 3/2) के बराबर स्पिन सौंपा जाना चाहिए। यह स्थापित किया गया है कि न्यूट्रिनो (और एंटीन्यूट्रिनो) का स्पिन 1/2 के बराबर है।

न्यूट्रिनो के अस्तित्व का प्रत्यक्ष प्रायोगिक प्रमाण 1956 में ही प्राप्त हो गया था।

तो, बीटा क्षय के दौरान निकलने वाली ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो (या पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो के बीच, नीचे देखें) के बीच विभिन्न प्रकार के अनुपात में वितरित किया जाता है।

दूसरे प्रकार का क्षय (β + – क्षय या पॉज़िट्रॉन क्षय) योजना के अनुसार आगे बढ़ता है

इसका एक उदाहरण नाइट्रोजन का रूपांतरण है
कार्बन में
:

आरेख से यह देखा जा सकता है कि पुत्री नाभिक की परमाणु संख्या मातृ नाभिक की तुलना में एक कम है। यह प्रक्रिया पॉज़िट्रॉन ई + के उत्सर्जन के साथ होती है (सूत्र में इसे प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है ) और न्यूट्रिनो ν, γ - किरणों का उद्भव भी संभव है। पॉज़िट्रॉन इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण है। इसलिए, क्षय के दौरान उत्सर्जित दोनों कण क्षय के दौरान उत्सर्जित कणों के संबंध में प्रतिकण हैं

β + - क्षय प्रक्रिया ऐसे आगे बढ़ती है जैसे कि मूल नाभिक के प्रोटॉन में से एक न्यूट्रॉन में बदल गया, एक पॉज़िट्रॉन और एक न्यूट्रिनो उत्सर्जित करता है:

एक मुक्त प्रोटॉन के लिए, ऊर्जा कारणों से ऐसी प्रक्रिया असंभव है, क्योंकि प्रोटॉन का द्रव्यमान न्यूट्रॉन के द्रव्यमान से कम है। हालाँकि, नाभिक में एक प्रोटॉन नाभिक बनाने वाले अन्य न्यूक्लियंस से आवश्यक ऊर्जा उधार ले सकता है।

β का तीसरा प्रकार - क्षय ( इलेक्ट्रॉनिक कब्जा) यह है कि नाभिक अपने परमाणु के K - इलेक्ट्रॉनों (कम अक्सर L - या M - इलेक्ट्रॉनों में से एक) में से एक को अवशोषित करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटॉन में से एक न्यूट्रिनो उत्सर्जित करते हुए न्यूट्रॉन में बदल जाता है:

परिणामी नाभिक उत्तेजित अवस्था में हो सकता है। फिर निम्न ऊर्जा अवस्था में गुजरते हुए, यह γ फोटॉन उत्सर्जित करता है। प्रक्रिया आरेख इस प्रकार दिखता है:

कैप्चर किए गए इलेक्ट्रॉन द्वारा खाली किए गए इलेक्ट्रॉन शेल में स्थान ऊपर की परतों से इलेक्ट्रॉनों से भर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे का निर्माण होता है। एक्स-रे उत्सर्जन के साथ इलेक्ट्रॉन कैप्चर का आसानी से पता लगाया जा सकता है। इस तरह K की खोज हुई - 1937 में अल्वारेज़ द्वारा कब्ज़ा।

इलेक्ट्रॉन कैप्चर का एक उदाहरण पोटेशियम का रूपांतरण है

आर्गन के लिए
:

भारी नाभिकों का स्वतःस्फूर्त विखण्डन . 1940 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी एन.जी. फ्लेरोव और के.ए. पेट्रज़क ने यूरेनियम नाभिक के लगभग दो बराबर भागों में स्वत: विखंडन की प्रक्रिया की खोज की। इसके बाद, यह घटना कई अन्य भारी नाभिकों के लिए देखी गई। अपनी विशिष्ट विशेषताओं में, सहज विभाजन जबरन विभाजन के करीब है, जिसकी चर्चा अगले पैराग्राफ में की गई है।

प्रोटोन रेडियोधर्मिता . जैसा कि नाम से पता चलता है, प्रोटॉन रेडियोधर्मिता में नाभिक एक या दो प्रोटॉन उत्सर्जित करते हुए एक परिवर्तन से गुजरता है (बाद वाले मामले में हम दो-प्रोटॉन रेडियोधर्मिता की बात करते हैं)। इस प्रकार की रेडियोधर्मिता पहली बार 1963 में जी.एन. के नेतृत्व में सोवियत भौतिकविदों के एक समूह द्वारा देखी गई थी। फ्लेरोव।

रेडियोधर्मी पदार्थ की सक्रियता . एक रेडियोधर्मी दवा की गतिविधि प्रति इकाई समय में दवा में होने वाले क्षयों की संख्या है। यदि समय dt dN क्षय के दौरान नाभिक क्षय होता है, तो गतिविधि dN क्षय /dt के बराबर होती है। के अनुसार

डीएन डिस्प = |डीएन| = λNdt.

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि रेडियोधर्मी दवा की गतिविधि λN के बराबर है, अर्थात। तैयारी में मौजूद अक्षयित नाभिकों की संख्या द्वारा क्षय स्थिरांक का उत्पाद।

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स (SI) में, गतिविधि की इकाई dis/s है। फैलाव/मिनट और क्यूरी (Ci) की गैर-प्रणालीगत इकाइयों के उपयोग की अनुमति है। गतिविधि की इकाई, जिसे क्यूरी कहा जाता है, को ऐसी दवा की गतिविधि के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें प्रति सेकंड 3,700·10 विघटन की घटनाएं होती हैं। भिन्नात्मक इकाइयों (मिलीक्यूरीज़, माइक्रोक्यूरीज़, आदि) का उपयोग किया जाता है, साथ ही कई इकाइयों (किलोक्यूरीज़, मेगाक्यूरीज़) का भी उपयोग किया जाता है।

अल्फा विकिरण (अल्फा किरणें) एक प्रकार का आयनीकरण विकिरण है; तेजी से चलने वाले, अत्यधिक ऊर्जावान, धनात्मक आवेशित कणों (अल्फा कणों) की एक धारा है।

अल्फा विकिरण का मुख्य स्रोत अल्फा उत्सर्जक हैं, जो क्षय प्रक्रिया के दौरान अल्फा कणों का उत्सर्जन करते हैं। अल्फा विकिरण की एक विशेषता इसकी कम भेदन क्षमता है। किसी पदार्थ में अल्फा कणों का पथ (अर्थात, वह पथ जिसके साथ वे आयनीकरण उत्पन्न करते हैं) बहुत छोटा हो जाता है (जैविक मीडिया में एक मिलीमीटर का सैकड़ोंवां हिस्सा, हवा में 2.5-8 सेमी)।

हालाँकि, एक छोटे पथ के साथ, अल्फा कण बड़ी संख्या में आयन बनाते हैं, अर्थात, वे एक बड़े रैखिक आयनीकरण घनत्व का कारण बनते हैं। यह एक स्पष्ट सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता प्रदान करता है, जो एक्स-रे के संपर्क में आने से 10 गुना अधिक है। शरीर के बाहरी विकिरण के दौरान, अल्फा कण (विकिरण की पर्याप्त बड़ी अवशोषित खुराक के साथ) गंभीर, हालांकि सतही (छोटी दूरी) जलन पैदा कर सकते हैं; जब लंबे समय तक जीवित रहने वाले अल्फा उत्सर्जकों के माध्यम से अंतर्ग्रहण किया जाता है, तो वे रक्तप्रवाह द्वारा पूरे शरीर में ले जाए जाते हैं और अंगों आदि में जमा हो जाते हैं, जिससे शरीर का आंतरिक विकिरण होता है। अल्फा विकिरण का उपयोग कुछ बीमारियों के इलाज के लिए किया जाता है। यह भी देखें, आयनकारी विकिरण।

अल्फा विकिरण धनात्मक आवेशित α कणों (हीलियम परमाणुओं के नाभिक) की एक धारा है।

अल्फा विकिरण का मुख्य स्रोत प्राकृतिक रेडियोधर्मी आइसोटोप हैं, जिनमें से कई क्षय होने पर 3.98 से 8.78 MeV तक की ऊर्जा वाले अल्फा कणों का उत्सर्जन करते हैं। अपनी उच्च ऊर्जा, दोहरे आवेश (एक इलेक्ट्रॉन की तुलना में) और अपेक्षाकृत कम (अन्य प्रकार के आयनीकरण विकिरण की तुलना में) गति की गति (1.4 10 9 से 2.0 10 9 सेमी/सेकंड तक) के कारण, अल्फा कण बहुत बड़ी संख्या में पैदा होते हैं अपने पथ पर सघन रूप से स्थित आयनों की संख्या (254 हजार जोड़े आयनों तक)। साथ ही, वे जल्दी से अपनी ऊर्जा का उपभोग करते हैं, सामान्य हीलियम परमाणुओं में बदल जाते हैं। सामान्य परिस्थितियों में हवा में अल्फा कणों की सीमा 2.50 से 8.17 सेमी तक होती है; जैविक मीडिया में - एक मिलीमीटर का सौवां हिस्सा।

अल्फा कणों द्वारा निर्मित आयनीकरण का रैखिक घनत्व ऊतकों में प्रति 1 माइक्रोन पथ पर कई हजार जोड़े आयनों तक पहुंचता है।

अल्फ़ा विकिरण द्वारा उत्पन्न आयनीकरण उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कई विशेषताएं निर्धारित करता है जो पदार्थ में होती हैं, विशेष रूप से जीवित ऊतकों में (मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों का निर्माण, मुक्त हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, आदि)। अल्फा विकिरण के प्रभाव में जैविक ऊतकों में होने वाली ये रेडियोकेमिकल प्रतिक्रियाएं, बदले में, अल्फा विकिरण की एक विशेष जैविक प्रभावशीलता का कारण बनती हैं, जो अन्य प्रकार के आयनीकरण विकिरण की तुलना में अधिक होती है। एक्स-रे, बीटा और गामा विकिरण की तुलना में, अल्फा विकिरण (आरबीई) की सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता 10 मानी जाती है, हालांकि विभिन्न मामलों में यह व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है। अन्य प्रकार के आयनीकृत विकिरण की तरह, अल्फा विकिरण का उपयोग विभिन्न रोगों के रोगियों के इलाज के लिए किया जाता है। विकिरण चिकित्सा के इस खंड को अल्फा थेरेपी कहा जाता है (देखें)।

आयोनाइजिंग विकिरण, रेडियोधर्मिता भी देखें।