α射线
α射线（α 射线）又称α粒子流。α粒子是高速运动的带正电的氦原子核，其由两个中子和两个质子构成，质量为氢原子的四倍，并因为是带正电的重粒子，所以，具备质量大、电荷多、电离本领大、穿透能力差等特点。而由α粒子组成的α射线也具备以上特点。而且，α射线的穿透能力还是α、β、γ三种射线中最差的，其在空气中的射程只有1～2厘米，通常用一张纸就可以挡住α粒子；不过，α射线的电离能力却是三种射线中最大的，穿过空气时甚至可以使空气变为导体。
1898年，欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）发现和铀的化合物所发出的射线有两种不同类型，其中一类是极易吸收的，他称之为α射线。1903年，卢瑟福做了α射线电磁偏转实验，实验发现，加磁场后由射线造成的电离现象果然减小了，证明α射线确是带正电荷的粒子流。1913年，卢瑟福提出α实际上就是氦离子。
α射线来源于放射性原子核衰变，如铀、镭和，其速度高达米/秒，能量由衰变能提供。与此同时，还可通过加速器加速氦离子，获得各种能量的α射线。α射线应用广泛，比如应用于医学，利用发射α粒子的放射性核素与肿瘤选择性载体分子结合实现靶向癌细胞，进而对肿瘤组织造成杀伤作用。又如应用于电离烟雾探测器，其原理是使用作为α粒子源，电离空气分子，从而使得一些粒子带正电，一些粒子带负电，当电子流被破坏时烟雾警报器就会触发。
定义
射线，又称粒子流。射线是重带电粒子，属于直接电离辐射，与物质相互作用时，可以忽略辐射损失，只考虑电离损失。它有放射性同位素源和加速器源。放射性核素衰变放出的射线的能量通常在4一9MeV范围内，除个别放射源产生一种能量的射线，绝大多数放射源会同时放出几种不同能量的射线。加速器源用加速器加速氮离子，可以方便地获得各种能量的射线。
α粒子
α粒子是原子核衰变过程中产生的高速运动的带正电的氦原子核，由两个质子和两个中子组成，质量为氢原子的四倍。
中子
中子（Neutron）是一种不带电的、自旋为1/2的粒子，由一个上夸克和两个下夸克组成，是组成原子核的基本成分之一，其静止质量为1.674954×10-27kg。自由中子是不稳定的，它通过衰变为质子，半衰期为10.6分。
质子
质子（proton）是一种稳定的、自旋为1/2的次原子粒子，由两个上夸克和一个下夸克组成，用p表示。带正电，电量为1.60217733×10-19库伦，静止质量为1.6726231×10-27kg。它是氢最轻同位素原子的原子核，是所有原子核的基本成分之一。
氦原子核
氦原子核是指放射性物质衰变时放射出来的粒子，也称为α粒子。其由两个质子和两个中子组成，质量为氢原子的4倍。
简史
1898年，欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种不同类型：一种是极易吸收的，他称之为射线；另一种有效强的穿透能力，他称之为射线。1900年，皮埃尔·居里（Pierre Curie）从游离作用判断，不同的放射性元素放出的射线在空气中穿越的距离不一样。钋放出的走4厘米，镭放出的走6.7厘米，而且四种不同的镭盐，尽管其活性和化学性质不同，发出的射线射程却都是6.7厘米。与此同时，玛丽·居里（Marie Curie）则发现游离电流的衰减率并不是常数，随距离的增大而增大，这与一般射线的规律很不一样。居里夫人认为：“射线的行为就象弹丸那样，在前进中因克服阻力而失去动能。”卡文迪许实验室的斯特拉特（Strutt）猜测，这种“不偏转”的射线（即射线）可能就是某种带正电的快速粒子，其质量大到和原子一样。由于它的质量远大于电子，所以显示不出磁场的偏转作用。
1903年，欧内斯特·卢瑟福做了射线电磁偏转实验，实验发现，加磁场后由射线造成的电离现象果然减小了，证明射线确是带正电荷的粒子流。随后，他发表实验结果，证明了斯特拉特的猜测。1907年，卢瑟福证明射线粒子就是氦离子。1909年，他利用光谱实验法确定射线的本质。1911年，卢瑟福根据射线大角度散射的实验结果作出原子有核模型理论。1913年，卢瑟福完整提出这样的理论：粒子的带电量为2e，质量为3.84，它实际上就是氦离子。1919年，欧内斯特·卢瑟福观察到氮原子核俘获一个粒子后放出一个氢核，同时变成了另一种原子核的结果，这个新生的原子核后来被证实为是氧17原子核，这是人类历史上第一次实现原子核的人工嬗变。
来源
衰变
放射性原子核在衰变过程中放出高速粒子流就是射线，许多放射性核素能自发辐射射线，如铀、镭和钚，其速度高达米/秒，能量由衰变能提供。衰变一般表示为，在衰变过程中，母核失去个单位的正电荷，因此衰变成电荷比母核少个电荷单位的原子核。而子核在周期表上的位置将向前移位，其质量数应减小。对于不同原子核的衰变过程，释放出的粒子能量不同，但是对于某一种原子核，在任何时候，其衰变过程中释放出的粒子能量都相同。
α衰变的反应机制
衰变生的粒子来自原子核，在核内粒子受到核力吸引（负势能），但在核外，粒子将受到库仑力的排斥。这样，在核表面就形成一个势垒。从经典物理考虑，能量低于势垒的粒子既不能从核内跑出，也不能从核外射入，它们都将被势垒弹回。
加速器
加速器源用加速器加速氦离子，可以方便地获得各种能量的射线。
三元裂变
在相对罕见（几百分之一）的三元裂变核裂变过程中，会产生特别高能的粒子。在此过程中，事件会产生三个带电粒子，而不是正常的两个，其中最小的带电粒子很可能（90%的概率）是粒子，这种粒子被称为“长程粒子”，因为它们的能量为16MeV，其能量远高于衰变产生的能量。
太阳的核反应
质子的聚变过程是太阳的产能机制，指的是质子（氢原子核）聚变成氦原子核的过程，也就是说太阳的核反应可以产生粒子。
宇宙射线
宇宙射线是高能粒子源，初级宇宙射线主要由质子和粒子组成。银河系宇宙射线来源于银河系内超新星的爆发，其由约87%的质子和约12%的粒子等组成，能量多在0.1GeV-100GeV之间变化，能量高，通量较低。太阳高能粒子（SEP）来源于太阳自身核聚变过程中向太阳系释放出的高能粒子，其由约90%的质子、9%的电子和1%重离子核组成，能量多在1-1000MeV之间变化，能量低，但通量高。
特性
基本特性
射线穿透力弱，是α、β、γ三种射线中最差的，且容易被吸收，在空气中的射程只有1～2厘米，通常用一张纸就可以挡住粒子。但射线的电离能力却是三种射线中最大的，穿过空气时可以使空气变为导体。射线与物质相互作用时，可以忽略辐射损失只考虑电离损失。射线在物质中的射程比较短，测量和防护都比较容易。射线单位径迹长度上的能量损失很高，属于高传能线密度（linear 能量 transfer，LET）辐射，射线的生物效应比电子、射线的生物效应要显著得多。
相互作用
射线在介质中运行时，由于它与原子核外电子的库仑作用，使电子获取能量，当此能量大到足以克服核的束缚时，电子将脱离原子壳层而成为自由电子，即产生电离作用。电离过程中产生的电子，其中有些具有足够大的动能，并可继续产生电离的电子称为电子，此继发电离称为次级电离。
在发生电离的过程中产生的电子和失去电子的原子（称为阳离子）组成离子对，电离辐射在气体中每形成一个离子对所消耗的平均能量为。，其中是带电粒子初始动能，表示完全在气体中耗尽时所形成的平均离子对数。射线在空气中的值约等于35.5eV。
散射
射线在介质中运行时，可能与原子核发生作用，它可能与原子核由于库仑作用而改变运动方向（称作欧内斯特·卢瑟福散射）。还可能进入原子核而发生核反应，即产生出一新核并释放一个或几个粒子，如210Po放出的射线击9Be靶可发生核反应。
轫致辐射
射线和物质相互作用中可产生轫致辐射，这是当带电粒子接近原子核时，速度骤然减低（发生非弹性碰撞）时产生的一种能量损失（辐射能量损失）。
射线在物质中运行时，不断损失能量，当能量耗尽时就停留下来。它在运行时穿行的最大距离称为射线在该物质中的射程（R）。射线的射程可由下式表示:
其中，为射线在15℃、1.013kPa大气压空气中的射程，单位为cm，Ro=0.318EX3/2。
危害与防护
危害
射线只要不进入体内，对人体是不会有大的影响的。但如果放射性物质经吸入、食入或由伤口等途径进入到人体，由于其释出的具有强的电离能力，会对邻近的组织或器官产生较大内照射，从而导致器官损伤。
防护
时间防护：尽量减少受到辐射的时间；
距离防护：尽量远离辐射源，距离放射源越远，人体吸收射线的剂量越小，受到的伤害越轻；
屏蔽防护：在放射源与人之间设置能够阻挡射线的物体，比如铅板等；
监测防护：加强监测，防止意外事故的发生。
应用
探测器
粒子可应用于电离烟雾探测器。电离烟雾探测器使用镅作为粒子源，来自镅源的粒子电离空气分子，从而使得一些粒子带正电，一些粒子带负电。电离烟雾探测器内部的两个带电板产生带正电和带负电的离子流。当烟雾破坏离子的恒定流动时，烟雾警报器就会触发。
医学
射线在医学领域应用前景广阔，可以应用于放射性靶向治疗药物，比如TAT药物、镭-223、扩散发射体放射疗法（DART）等。
α标靶治疗
粒子凭借高线性能量传递、短组织射程和较强的相对生物学效应，在放射性免疫和肿瘤治疗方面有着广阔的应用前景。靶向治疗（Targeted alpha therapy，TAT）是一种利用发射粒子的放射性核素与肿瘤选择性载体分子结合实现靶向癌细胞，进而对肿瘤组织造成杀伤作用的医疗方法，是放射金属组学在癌症治疗领域的重要应用方向。
镭-223
镭-223是新型粒子放射性靶向治疗药物，可应用于前列腺癌患者发生的骨转移，改善患者生活质量，减轻疼痛。其原理是通过模拟钙靶向结合在病理骨生成部位，通过发射高能粒子，切断肿瘤细胞双链脱氧核糖核酸并改善骨转移灶的骨微环境，且粒子射程短，对周围正常组织造成的损害有限。
镭-224
镭-224是一种放射性原子，在称为扩散发射体放射疗法（DART）的癌症治疗设备中用作辐射源。每个镭224原子都会经历衰变过程，产生6个子原子。在此过程中，会发射出4个粒子。粒子的射程可达100微米，不足以覆盖许多肿瘤的宽度。然而，镭224的子原子可以在组织中扩散达2-3毫米，从而形成一个“杀伤区域”，如果放置得当，其辐射足以摧毁整个肿瘤。其半衰期很短，仅为3.6天，可以快速产生临床效果，同时避免因过度暴露而造成辐射损伤的风险。同时，半衰期足够长，可以处理种子并将其运送到全球任何地点的癌症治疗中心。实体瘤的靶向α疗法涉及将发射α粒子的放射性核素附着到肿瘤靶向分子（例如抗体）上，该分子可以通过静脉注射给癌症患者。
类似理论
反α粒子
2011年，国际STAR合作的成员使用美国能源部布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机检测到氦核的反物质伙伴，也称为反粒子。该实验使用金离子以接近光速的速度移动并正面碰撞以产生反粒子。
β射线
射线是高速运动的电子流，带负电荷，质量很小，贯穿本领比α粒子强，电离能力比α粒子弱。β射线在空气中的射程，因其能量不同而有较大差异，一般为几米。通常用一般的金属板或有一定厚度的有机玻璃板就可以较好地阻挡β射线对人的照射。
γ射线
射线是波长很短的高能电磁波，它不带电，不具有直接电离的能力，但可以通过和物质的相互作用，间接引起电离效应。该射线具有很强的穿透能力，不同放射性核素发射的射线能量不同、射程不同，通常为几百米，要想有效阻挡射线，一般需要采用厚的混凝土墙或重金属（如铁、铅）板块。
参考资料
Americium in Ionization Smoke Detectors.EPA.2024-03-19
发现α射线.中国科普博览.2024-03-19
[核能]α射线、β射线和γ射线有些什么特点?.国家核安全局.2024-03-19
核聚变能源又开始流行起来.上海市科学学研究所《世界科学》.2024-03-22
宇宙射线和它的孩儿们.中国科学院地球研究所.2024-03-22
辐射剂量学概论(一).山东省医学科学院放射医学研究所.2024-03-27
常见的五类辐射.广东省核工业地质局.2024-03-22
聚焦前沿进展，看镭-223为骨转移CRPC患者带来的多重获益.中华医学会核医学分会.2024-03-22
Antihelium-4: Physicists nab new record for heaviest antimatter.phys.2024-03-23