มารู้จักพื้นฐานการเกิดรังสีกันเถอะ(ต่อ)

รังสีแอลฟา (alpha rays)

อนุภาคแอลฟาประกอบด้วยโปรตอน 2 อนุภาคกับนิวตรอน 2 อนุภาค

รังสีชนิดอนุภาคที่ก่อให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้สูงแต่มีการทะลุทะลวงต่ำ โดยเป็นกระแสของอนุภาคแอลฟา (?) ซึ่งเป็นอนุภาคประจุบวกที่ประกอบด้วยโปรตอน 2 อนุภาคและนิวตรอน 2 อนุภาค เทียบเท่ากับนิวเคลียสของฮีเลียม-4 (He2+).มีมวล 6.644656?10-27 กิโลกรัม ในธรรมชาติรังสีแอลฟาเกิดจากการสลายของสารกัมมันตรังสี เช่น ยูเรเนียม หรือทอเรียม ที่เรียกว่าการสลายให้อนุภาคแอลฟา (alpha decay หรือ alpha disintegration) ซึ่งเกิดขึ้นได้เมื่ออะตอมชนิดนั้น ๆ มีอัตราส่วนของนิวตรอนต่อโปรตอนในนิวเคลียสต่ำ

พอโลเนียม-210 ซึ่งไม่เสถียร มีอัตราส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนเท่ากับ 1.5 เมื่อสลายให้อนุภาคแอลฟาและแปรธาตุเป็นตะกั่ว-206 ซึ่งเสถียร มีอัตราส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนเพิ่มขึ้นเป็น 1.51

อนุภาคแอลฟาที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดใหญ่จะมีพลังงานสูงอยู่ในช่วง 3 ถึง 7 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) แต่เมื่อเปรียบเทียบกับรังสีชนิดอื่น ๆ ที่ปล่อยออกมาจากการสลายของสารกัมมันตรังสีด้วยกันแล้ว รังสีแอลฟามีน้ำหนักมากกว่า จึงเคลื่อนที่ได้ช้ากว่า ถ้าเฉลี่ยว่าเป็นอนุภาคแอลฟาที่มีพลังงาน 5 MeV ก็จะมีความเร็ว 15,000 กิโลเมตรต่อวินาที

รังสีแอลฟามีการทะลุทะลวงต่ำที่สุด

การที่อนุภาคแอลฟามีประจุและมีมวลมากทำให้ถูกสสารดูดกลืนได้ง่าย จึงมีความสามารถในการทะลุทะลวงต่ำ โดยจะผ่านไปในอากาศได้เพียง 2-3 เซนติเมตร และไม่สามารถทะลุผ่านแผ่นกระดาษหรือผิวหนังได้
ดังนั้นรังสีแอลฟาจะไม่มีอันตรายเมื่ออยู่ภายนอกร่างกายมนุษย์ แต่หากหากเข้าไปอยู่ในร่างกาย อาจจะโดยการสูดหายใจหรือกลืนสารที่เป็นต้นกำเนิดรังสีแอลฟาเข้าไป การมีประจุและมีมวลมากกว่ากลับเป็นอันตรายต่อเซลล์ร่างกายมากกว่ารังสีชนิดอื่น







รังสีบีตา (beta rays)
รังสีที่เป็นอนุภาคพลังงานและความเร็วสูง อาจจะเป็นอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ (?-) หรือโพซิตรอนซึ่งเป็นปฏิยานุภาค (antiparticle) ของอิเล็กตรอนและมีประจุบวก (?+) เรียกรวม ๆ กันว่าอนุภาคบีตา ในธรรมชาติรังสีบีตาถูกปล่อยออกจากนิวเคลียสของนิวไคลด์กัมมันตรังสีบางชนิดเช่นโพแทสเซียม-40 ขณะเกิดการสลายให้อนุภาคบีตา (beta decay) พลังงานของรังสีบีตาแตกต่างกันเป็นช่วงกว้างแล้วแต่ว่าถูกปลดปล่อยออกมาจากนิวไคลด์ชนิดใด จึงอาจผ่านไปในอากาศได้หลายเซนติเมตรหรือหลายเมตรก็ได้ สามารถผ่านทะลุผิวหนังหรือเนื้อเยื่อได้ 2-3 มิลลิเมตรจึงใช้เพียงฝ่ามือก็กั้นรังสีบีตาไว้ได้ หรือจะใช้แผ่นอะลูมิเนียมบาง ๆ ก็กั้นรังสีบีตาได้
อนุภาคบีตามีมวลเพียงประมาณ 1 ใน 2,000 ของมวลอนุภาคโปรตอน และมีประจุ +1 จึงทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้ต่ำกว่าอนุภาคแอลฟามาก เพราะอนุภาคแอลฟามีประจุมากกว่าคือ +2 และยังมีมวลมากกว่าอิเล็กตรอนมากด้วย

การสลายให้ ?- เกิดกับนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากเกินไป กล่าวคือมีอัตราส่วนของนิวตรอนต่อโปรตอนสูงมาก เพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้นนิวตรอนส่วนเกินจะแปรไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน โดยโปรตอนยังคงอยู่ในนิวเคลียส แต่ปล่อยอิเล็กตรอนพลังงานสูงออกมา และมักปล่อยรังสีแกมมาออกมาด้วย การสลายแบบนี้ทำให้นิวไคลด์ที่สลายมีโปรตอนเพิ่มขึ้น จึงเกิดการแปรธาตุไปเป็นธาตุที่มีเลขเชิงอะตอมสูงขึ้นด้วย เช่น เทคนีเชียมซึ่งมีเลขเชิงอะตอมเท่ากับ 43 แปรธาตุเป็นรูทีเนียมที่มีเลขเชิงอะตอมเท่ากับ 44
มีการใช้รังสีบีตาจากสตรอนเชียม-90 สำหรับรักษามะเร็งที่ตาและกระดูกหรือใช้เป็นตัวแกะรอย (tracer) นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีบีตาสำหรับควบคุมความหนาในการผลิตกระดาษ