¿Qué es la radiación alfa? Definición

La radiación alfa consiste en partículas alfa, que son núcleos energéticos de helio. La producción de radiación alfa se denomina desintegración alfa. El blindaje de la radiación alfa no plantea un problema difícil. Dosimetría de radiación

Formas de radiación ionizante

Interacción de la radiación con la materia
Interacción de la radiación con la materia

La radiación ionizante se clasifica según la naturaleza de las partículas u ondas electromagnéticas que crean el efecto ionizante. Estas partículas / ondas tienen diferentes mecanismos de ionización, y pueden agruparse como:

  • Directamente ionizante . Las partículas cargadas ( núcleos atómicos, electrones, positrones, protones, muones, etc. ) pueden ionizar átomos directamente por interacción fundamental a través de la fuerza de Coulomb si lleva suficiente energía cinética. Estas partículas deben moverse a velocidades relativistas para alcanzar la energía cinética requerida. Incluso los fotones (rayos gamma y rayos X) pueden ionizar átomos directamente (a pesar de que son eléctricamente neutros) a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton, pero la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.
    • La radiación alfa . La radiación alfa consiste en partículas alfa a alta energía / velocidad. La producción de partículas alfa se denomina desintegración alfa. Las partículas alfa consisten en dos protones y dos neutrones unidos en una partícula idéntica a un núcleo de helio. Las partículas alfa son relativamente grandes y tienen una carga positiva doble. No son muy penetrantes y un trozo de papel puede detenerlos. Viajan solo unos pocos centímetros pero depositan todas sus energías a lo largo de sus cortos caminos.
    • La radiación beta . La radiación beta consiste en electrones libres o positrones a velocidades relativistas. Las partículas beta (electrones) son mucho más pequeñas que las partículas alfa. Llevan una sola carga negativa. Son más penetrantes que las partículas alfa, pero el metal de aluminio delgado puede detenerlas. Pueden viajar varios metros pero depositan menos energía en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las partículas alfa.
  • Indirectamente ionizante . La radiación ionizante indirecta es partículas eléctricamente neutras y, por lo tanto, no interactúa fuertemente con la materia. La mayor parte de los efectos de ionización se deben a ionizaciones secundarias.
    • Radiación de fotones ( rayos gamma o rayos X). La radiación de fotones consiste en fotones de alta energía . Estos fotones son partículas / ondas (dualidad onda-partícula) sin masa en reposo o carga eléctrica. Pueden viajar 10 metros o más en el aire. Esta es una larga distancia en comparación con las partículas alfa o beta. Sin embargo, los rayos gamma depositan menos energía a lo largo de sus caminos. El plomo, el agua y el concreto detienen la radiación gamma. Los fotones (rayos gamma y rayos X) pueden ionizar átomos directamente a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton, donde se produce el electrón relativamente energético. El electrón secundario producirá múltiples eventos de ionización , por lo tanto, la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.
    • Radiación de neutrones . La radiación de neutrones consiste en neutrones libres a cualquier energía / velocidad. Los neutrones pueden ser emitidos por fisión nuclear o por la descomposición de algunos átomos radiactivos. Los neutrones tienen carga eléctrica cero y no pueden causar ionización directamente. Los neutrones ionizan la materia solo indirectamente . Por ejemplo, cuando los neutrones golpean los núcleos de hidrógeno, se produce radiación de protones (protones rápidos). Los neutrones pueden variar desde partículas de alta velocidad y alta energía hasta partículas de baja velocidad y baja energía (llamadas neutrones térmicos). Los neutrones pueden viajar cientos de pies en el aire sin ninguna interacción.

Radiación Alfa

La radiación alfa  consiste en partículas alfa , que son núcleos energéticos de helio . La producción de partículas alfa se denomina desintegración alfa. Las partículas alfa consisten en dos protones y dos neutrones unidos en una partícula idéntica a un núcleo de helio. Las partículas alfa son relativamente grandes y tienen una carga positiva doble.

Las características clave de las partículas alfa se resumen en algunos puntos siguientes:

  • Las partículas alfa son núcleos energéticos de helio y son relativamente pesadas y tienen una carga doble positiva .
  • La partícula alfa típica tiene una energía cinética de aproximadamente 5 MeV. Esto se debe a la naturaleza de la desintegración alfa.
  • La desintegración alfa pura es muy rara, la desintegración alfa con frecuencia se acompaña de radiación gamma .
  • Las partículas alfa interactúan con la materia principalmente a través de las fuerzas de coulomb  (ionización y excitación de la materia) entre su carga positiva y la carga negativa de los electrones de los orbitales atómicos.
  • Las partículas alfa ionizan fuertemente la materia y pierden rápidamente su energía cinética. Por lo tanto, las partículas alfa tienen rangos muy cortos . Por otro lado, depositan todas sus energías a lo largo de sus cortos caminos.
  • Por ejemplo, los rangos de una partícula alfa de 5 MeV (la mayoría tienen esa energía inicial) son de aproximadamente solo 0,002 cm en aleación de aluminio o aproximadamente 3,5 cm en aire.
  • El poder de frenado está bien descrito por la fórmula Bethe .
  • La curva de Bragg es típica para las partículas alfa y para otras partículas cargadas pesadas y describe la pérdida de energía de la radiación ionizante durante el viaje a través de la materia.
Partícula Alfa - Cámara Nube
Partículas alfa y electrones (desviados por un campo magnético) de una barra de torio en una cámara de nubes.
Fuente: wikipedia.org

Blindaje de la radiación alfa y beta

Materiales básicos para el blindaje de partículas alfa.

El poder de detención de la mayoría de los materiales es muy alto para las partículas alfa y para las partículas cargadas pesadas. Por lo tanto, las partículas alfa tienen rangos muy cortos . Por ejemplo, los rangos de una partícula alfa de 5 MeV (la mayoría tienen esa energía inicial) son de aproximadamente solo 0,002 cm en aleación de aluminio o aproximadamente 3,5 cm en aire. La mayoría de las partículas alfa pueden ser detenidas por una  delgada hoja de papel. Incluso las células muertas en la capa externa de la piel humana proporcionan un blindaje adecuado porque las partículas alfa no pueden penetrarlo. Ver también: interacción de partículas cargadas pesadas con materia

Blindaje de la radiación alfa

El blindaje de la radiación alfa por sí solo no plantea un problema difícil. Por otro lado, los nucleidos radiactivos alfa pueden conducir a graves riesgos para la salud cuando se ingieren o inhalan (contaminación interna). Cuando se ingieren o inhalan, las partículas alfa de su descomposición dañan significativamente el tejido vivo interno. Además, la radiación alfa pura es muy rara, la desintegración alfa suele ir acompañada de radiación gamma, cuyo blindaje es otro problema.

 

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