电离辐射的小科普
发布时间:2022-03-28来源:尧熵(上海)电子科技有限公司
在此之前先认识一物质的结构,然后再建立电离的概念。
什么是电子:(以下资料来自百度百科)电子 (Electron),是最早发现的基本粒子,带负电,电量为1.602176634×10-19库仑,是电量的最小单元,质量为9.10956×10-31kg,常用符号e表示。1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生在研究阴极射线时发现。一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成。电荷的定向运动形成电流,如金属导线中的电流。
什么是质子:质子(proton)是一种带 1.6 × 10-19 库仑(C)正电荷的亚原子粒子,直径约 1.6~1.7×10−15 m ,质量是938百万电子伏特/c²(MeV/c²),即1.672621637(83)×10-27千克,大约是电子质量的1836.5倍(电子的质量为9.10938215(45)×10-31千克),质子比中子稍轻(中子的质量为1.67492721(84×1027千克)。质子属于重子类,由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。原子核中质子数目决定其元素的种类和它属于何种化学元素。
什么是中子:中子(Neutron)是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分(注意:氕原子不含中子),虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电,中子不带电),就不可能构成除只有一个质子的氢之外的其他元素。中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。
1913年,物理学家尼尔斯·波尔(Niels Bohr)对早期的一个模型进行了调整,该模型认为原子的结构类似于太阳系:电子以圆形轨道围绕“太阳”运行,也就是原子核。虽然现代原子科学对原子有了更准确的理解,但波尔的模型仍然有用。这很容易想象,并帮助我们理解电子和能量之间的关系。
辐射只是能量通过介质的传递。介质可以是任何东西:水、空气,甚至是外层空间的真空。能量的传递可以通过粒子或电磁波来实现。让我们做一个小实验。想象一下,把你的脸靠近(但不触摸)一个100瓦的灯泡。闭上眼睛,你还能分辨出灯是否亮着?即使你不碰灯泡,你能感觉到脸上的热量吗?你当然可以感觉到。那是辐射!光、热、空气中的压力波(声音)、无线电信号和x射线都是辐射的形式。原子核(nucleus)被环绕轨道的电子包围,就像围绕太阳的行星或彗星一样。电子的数量(每个带有一个负电荷)通常等于中心的正电荷数量(来自相同数量的质子)。它们的能量相互抵消了。如果一个绕轨道运行的电子被推出其轨道(因为它吸收了来自外部源的能量),电荷的平衡被打破。结果怎么样?会不会形成一个“离子对”。“离子对”的产生被称为电离。电离辐射是具有足够能量在原子中产生离子对的辐射。人们比较关心电离辐射,因为它可能会对健康造成影响。为了帮助我们更形象化理解这一点,再想想波尔的模型。想象一颗彗星(代替电子)穿过我们的太阳系。当彗星接近太阳时,它会感受到来自太阳的光线向彗星传递越来越多的能量,从而产生越来越强烈的推力。最终,有如此多的“推力”,彗星要么改变速度,要么改变方向。现在它会去哪里?它现在会撞击一颗行星吗?还是会偏离我们的太阳系?这正是它所处的亚原子宇宙中的一个电子可能发生的事情。但这个例子与原子物理学的奇异领域相比根本算不上什么,在这个领域里,一个太阳系(一个原子)可能会分裂成两个,或者两个孪生彗星(电子)可能会从无到有的出现!