Корпускулярное ионизирующее излучение представляет собой поток частиц (корпускул), характеризующихся массой, зарядом и скоростью. Они подразделяются на заряженные и нейтральные, лёгкие и тяжёлые частицы.
К заряженным лёгким частицам относятся в первую очередь электроны - легчайшие элементарные частицы вещества, несущие отрицательный электрический заряд наименьшей возможной величины, равный 1,6 • 10-¹⁹ Кл. Масса электрона - 9,11 • 10‐²⁸ г. Вещество может стать источником электронов, если к нему будет подведено достаточное количество энергии. Так, если в вакууме создать электрическое поле и нагреть катод до белого каления, он начинает испускать электроны. Электрон, испущенный ядром, называют бета-частицей, или правильнее бета-минус-частицей (е-).
К ним относятся также позитроны — элементарные частицы, идентичные по своим свойствам электрону, но имеющие не отрицательный, а положительный электрический заряд. Позитрон, испущенный ядром, в отличии от испущенного электрона, называют бета-плюс-частицей (е+). При встрече позитрона с электроном обе частицы аннигилируют - исчезают. В результате этой реакции образуются два фотона - кванта гамма-излучения.
К тяжёлым заряженным частицам относятся протоны - атомные ядра водорода, входящие наряду с нейтронами в состав всех ядер атомов химических элементов. Протон несёт одинаковый с электроном элементарный электрический заряд, но положительный, и имеет массу в 1836 раз больше массы электрона, т. е. 1,67 • 10-²⁴ г. При поглощении ядром атома энергии извне и последующем распаде, протон внутри ядра может превратиться в нейтрон. Этот процесс сопровождается рождением позитрона и нейтрино - электрически незаряженной (нейтральной) элементарной частицы с массой покоя много меньшей массы электрона (возможно, вообще не имеющей массы покоя) и движущейся со скоростью света. При превращении нейтрона в протон из ядра атома вместо позитрона выбрасывается электрон и антинейтрино.
Альфа-частицы - это ядра атомов гелия с двумя элементарными электрическими зарядами, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Соответственно электрический положительный заряд такой частицы, по абсолютной величине, превышает в два раза заряд электрона, а атомная масса покоя равна 4,004. Масса покоя альфа-частицы составляет 6,66 • 10-²⁴ г.
Дейтроны - ядра атомов изотопа водорода дейтерия (тяжёлого водорода). Это самая простейшая в природе ядерная система, состоящая всего из двух частиц - протона и нейтрона, связанных между собой внутриядерными силами.
Механизм взаимодействия заряженных корпускулярных частиц с веществом одинаков - при прохождении через него они теряют свою энергию, вызывая ионизацию и возбуждение атомов. В зависимости от знака заряда частицы испытывают электростатическое взаимодействие с частицами вещества и могут изменять направление движения. Однако, это влияние на тяжёлые частицы невелико, и их траектория в веществе практически прямолинейна. Путь же лёгких частиц, как правило, носит изломанный характер. При этом быстро уменьшается их энергия и скорость, но значительно медленнее, чем тяжёлых заряженных частиц.
К незаряженным корпускулярным ионизирующим излучениям в первую очередь относятся нейтроны - нейтральные, т. е. не обладающие электрическим зарядом элементарные частицы с массой, незначительно превышающей массу протона. Нейтроны относятся к классу сильно взаимодействующих частиц (адронов), и в отличие от заряженных частиц, они легко проникают вглубь атомов и, достигая ядер, поглощаются, либо рассеиваются на них. При поглощении нейтронов атомные ядра становятся неустойчивыми и, распадаясь, испускают протоны, альфа-частицы и гамма-излучение - приобретают, так называемую, "наведённую радиоактивность".
В зависимости от энергии нейтронов принята следующая их условная классификация: ультрахолодные нейтроны (до 10-⁷ эВ), очень холодные (10-⁷ — 10-⁴ эВ), холодные (10-⁴ — 5 • 10-³ эВ), тепловые (5 • 10-³ — 0,5 эВ), резонансные (0,5 — 10⁴ эВ), промежуточные (10⁴ — 10⁵ эВ), быстрые (10⁵ — 10⁸ эВ), высокоэнергетичные (10⁸ — 10¹⁰ эВ) и релятивистские нейтроны (более 10¹⁰ эВ). Все нейтроны с энергией до 10⁵ эВ объединяют под общим названием - медленные нейтроны. Наибольшее практическое значение имеют быстрые нейтроны.
Как видим, ионизация атомов и молекул может вызываться различными типами излучений. И совершенно очевидно, что в зависимости от их энергии, массы, заряда и скорости различным будет и взаимодействие с веществом.
В статье использован материал из книги "Основы общей и сельско-хозяйственной радиобиологии", Киев, издательство УСХА 1991 г. Благодарю за внимание!
