Particle radiation

Particle radiation is the radiation of energy by means of fast-moving subatomic particles. Particle radiation is referred to as a particle beam if the particles are all moving in the same direction, similar to a light beam.

Due to the wave–particle duality, all moving particles also have wave character. Higher energy particles more easily exhibit particle characteristics, while lower energy particles more easily exhibit wave characteristics.

Particles can be electrically charged or uncharged:

Particle radiation can be emitted by an unstable atomic nucleus (via radioactive decay), or it can be produced from some other kind of nuclear reaction. Many types of particles may be emitted:

• protons and other hydrogen nuclei stripped of their electrons
• positively charged alpha particles (α), equivalent to a helium-4 nucleus
• helium ions at high energy levels
• HZE ions, which are nuclei heavier than helium
• positively or negatively charged beta particles (high-energy positrons β⁺ or electrons β⁻; the latter being more common)
• high-speed electrons that are not from the beta decay process, but others such as internal conversion and Auger effect
• neutrons, subatomic particles which have no charge; neutron radiation
• neutrinos
• mesons
• muons

Mechanisms that produce particle radiation include:

• alpha decay
• Auger effect
• beta decay
• cluster decay
• internal conversion
• neutron emission
• nuclear fission and spontaneous fission
• nuclear fusion
• particle colliders in which streams of high energy particles are smashed
• proton emission
• solar flares
• solar particle events
• supernova explosions
• Additionally, galactic cosmic rays include these particles, but many are from unknown mechanisms

Charged particles (electrons, mesons, protons, alpha particles, heavier HZE ions, etc.) can be produced by particle accelerators. Ion irradiation is widely used in the semiconductor industry to introduce dopants into materials, a method known as ion implantation.

يمكن لمسرعات الجسيمات أيضاً إنتاج حزم النيوترينو . أما حزم النيوترونات فتُنتج في الغالب بواسطة المفاعلات النووية .

في مجال الحماية من الإشعاع ، يُصنَّف الإشعاع عادةً إلى فئتين: مؤين وغير مؤين ، وذلك للدلالة على مستوى الخطر الذي يُشكّله على الإنسان. التأين هو عملية إزالة الإلكترونات من الذرات، تاركًا وراءه جسيمين مشحونين كهربائيًا (إلكترون وأيون موجب الشحنة). ^{[ 1 ]} قد تُسبّب الإلكترونات سالبة الشحنة والأيونات موجبة الشحنة الناتجة عن الإشعاع المؤين ضررًا للأنسجة الحية. وبشكل أساسي، يُعتبر الجسيم مؤينًا إذا كانت طاقته أعلى من طاقة تأين المادة النموذجية، أي بضعة إلكترون فولت ، ويتفاعل مع الإلكترونات بشكل ملحوظ.

وفقًا للجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين ، فإن الإشعاعات الكهرومغناطيسية من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء، إلى إشعاع الترددات الراديوية (بما في ذلك الموجات الدقيقة)، والمجالات الكهربائية والمغناطيسية الثابتة والمتغيرة مع الزمن، والموجات فوق الصوتية، تنتمي إلى الإشعاعات غير المؤينة. ^{[ 2 ]}

جميع الجسيمات المشحونة المذكورة أعلاه تنتمي إلى الإشعاعات المؤينة. عند مرورها عبر المادة، تتأين وتفقد بالتالي طاقتها على مراحل صغيرة متعددة. تُسمى المسافة إلى النقطة التي يفقد عندها الجسيم المشحون كل طاقته مدى الجسيم . يعتمد المدى على نوع الجسيم وطاقته الابتدائية والمادة التي يمر بها. وبالمثل، فإن فقد الطاقة لكل وحدة طول مسار، أو ما يُعرف بـ" قدرة الإيقاف "، يعتمد على نوع الجسيم المشحون وطاقته وعلى المادة. عادةً ما تزداد قدرة الإيقاف، وبالتالي كثافة التأين، باتجاه نهاية المدى وتصل إلى ذروتها، وهي قمة براغ ، قبل أن تنخفض الطاقة إلى الصفر بقليل. ^{[ 1 ]}

• عداد جايجر
• غرفة التأين
• الهندسة النووية
• الفيزياء النووية
• مسرع الجسيمات
• تحلل الجسيمات
• الفيزياء
• عداد تناسبي
• إشعاع
• علاج إشعاعي
• النشاط الإشعاعي
• قدرة إيقاف جسيمات الإشعاع

• Stopping power and energy loss straggling calculations of ion beams in solids by MELF-GOS modelArchived 25 September 2010 at the Wayback Machine