آلفا ذره‌ای حاوی دو پروتون و دو نوترون است، البته این ذره ، هسته اتم هلیوم می‌باشد. همانطوری که معلوم است این ذره باردار بوده و جرم بزرگتری نسبت به ذرات دیگر مثل بتا دارد. وجود چنین ویژگیهایی در این ذره باعث می‌شود که در ماده هدف کمتر نفوذ کند ولی در عوض به خاطر بارهای الکتریکی قابل ملاحظه‌اش عمل یونیزاسیون بیشتری ایجاد کند.

 

ذرات آلفا را در ابتدا به‌عنوان کم‌نفوذترین تابشهایی که از مواد طبیعی گسیل می‌شوند، شناسایی کردند. در سال 1903 ، رادرفورد نسبت بار به جرم آنها را با استفاده از انحراف ذرات آلفایی حاصل از واپاشی رادیم در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین کرد. علی‌رغم مشکل بودن این آزمایشهای اولیه ، نتیجه رادرفورد 25 درصد بیش از مقدار پذیرفته شده فعلی بود و در سال 1909 رادرفورد نشان داد همانطور که حدس زده می‌شد، ذرات آلفا واقعا از هسته‌های هلیم تشکیل شده‌اند.

درفروپاشی α ، هسته ، ذره‌ای شامل دو پروتون و دو نوترون منتشر می‌کند. این نشر منجر به کسر 4 واحد عدد جرمی و 2 واحد اتمی از رادیو نوکلوئید می‌شود.

 

هسته‌هایی که جرمهای آن از 150 بزرگتر است از نظر تئوری نسبت به نشر آلفا ناپایدار هستند. ولی از نشر کننده‌های آلفا که بطور طبیعی رخ می‌دهند دارای عدد اتمی بزرگتر از 83 هستند. تعداد معدودی نشر کننده آلفای طبیعی در ناحیه خاکهای نادر در جدول تناوبی وجود دارند (مثل ¹⁴⁸SM ، ^a47Sm ، ¹⁴⁴Nd ).

 

محدوده نیم عمر اندازه گیری شده برای نشرکننده‌های آلفا بسیار گسترده است، و از چند میکرو ثانیه تا 10 سال را در بر می‌گیرد، ولی محدوده انرژی آلفا خیلی کوچک بوده و معمولا بین 5 الی 7 میلیون الکترون ولت برای هسته‌های سنگین‌تر و بین 1 الی 2.5 میلیون الکترون ولت برای نشرکننده‌های آلفای خاکهای نادر تغییر می‌کند.

 

ذرات آلفا با انرژیهای مجزا منتشر می‌گردند، یعنی یک رادیو نوکلوئید خاص ، تنها ذرات آلفا با چند انرژی ویژه ایجاد می‌کند. نمودار تعداد ذرات آلفا بر حسب انرژی حاوی قله‌های پهنی است که پهنای موجود بدلیل اصل عدم قطعیت و عوامل آزمایشی است.

حالتهای مختلف فروپاشی ذره آلفا از یک هسته اولیه به یک هسته تولید شده: ممکن است برای یک رادیو نوکلوئید چندین حالت فروپاشی مشاهده گردد، یا ممکن است یک حالت فروپاشی آن چندین سطوح مختلف انرژی از هسته ایجاد شده را داشته باشد. از روی قله‌های موجود در طیف مربوطه به فروپاشی α ، هر قله نشانگر درصد نسبی فروپاشی رخ داده بوسیله هر حالت موجود در فروپاشی یک هسته اولیه به یک هسته ایجاد شده است.

 

انرژی واقعی همراه با ذره آلفا دقیقا معادل کل انرژی گذاری است. بدلیل اینکه هسته ایجاد شده از این فروپاشی پس زنی دارد. انرژی پس زنی همراه با هسته ایجاد شده ، در نتیجه نیاز به بقا اندازه حرکت در سیستم است. این عمل پس زنی مشابه پس زنی تفنگ در هنگام شلیک گلوله است.

 

چون انرژی پرتوهای آلفا سریعا جذب محیط می‌شود و پرتو متوقف می‌گردد، لذا تعیین شدت این پرتوها در اطراف چشمه مولد پرتو آلفا قابل محاسبه نیست، ولی می‌توان شدت جذب آنها در محیط تحت تابش را حساب کرد.

 

چنانکه اشاره شد آلفا ذره باردار (سنگین) است. ذرات باردار سنگین ابتدا از طریق یونیزاسیون با ماده برهمکنش می‌کنند. برای ذرات با انرژی بالا ، ممکن است واکنش‌های هسته‌ای نیز دارای اهمیت باشند. ذرت باردار سنگین ، بسیار سنگین‌تر از الکترونهایی می‌باشند که با آنها برهمکنش می‌دهند. بنابراین آنها در اثر این برهمکنش‌ها به میزان قابل ملاحظه‌ای منحرف نشده و مسیر ذره از میان یک جذب کننده نسبتا مستقیم است. با وجود این ، برخوردهای الاستیک با هسته‌های جذب کننده به ندرت منجر به انحرافهای قابل ملاحظه ذرات اختصاصی از یک مسیر مستقیم می‌شود.

پرتو آلفا ضمن عبور از درون اتمها آنها را یونیزه و یا تحریک می‌کند و در این عمل هر بار مقداری از انرژی خودش را از دست می‌دهد. به علت سنگین و پرانرژی بودن ، ذره آلفا مجبور است که در طول مسیر کوتاهش همه انرژی خود را از دست بدهد، یعنی شدت یونسازی آن خیلی زیاد است. برای بیان کمیت شدت یونسازی ، یونسازی ویژه تعریف شده است که آن تعداد از یونهایی است که در هر سانتی‌متر از طول مسیر پرتو بوجود می‌آید.

مقدار یونسازی ویژه هر پرتو ، تابع درجه حرارت محیط و انرژی و سرعت پرتوها است. چون در طول مسیر به مرور از سرعت و انرژی پرتو کاسته می‌شود، لذا میزان یونسازی ویژه آن در ابتدا و در انتهای مسیر تفاوت زیادی دارد. در حقیقت علت این امر احتمال برخورد کمتر در سرعتهای زیاد و احتمال برخورد بیشتر در سرعتهای کمتر است.

 

میزان فاصله‌ای که ذره آلفا در ماده جذب کننده تا نقطه رسیدن به انرژی جنبشی متوسط محیط طی می‌کند به برد تلقی می‌شود. مقدار برد برای ذره معین مثل آلفا در یک جذب کننده خاص مقداری تغییر نشان خواهد داد، چرا که پدیده‌های از دست دادن انرژی توسط ذره بطور تصادفی رخ داده و همچنین مقدار حقیقی این کاهش انرژی به برهمکنش متغیر است این تغییرات منجر به پدیده‌ای به نام انحراف برد می‌شود. تعریف دقیق برد با در نظر گرفتن پدیده تفرق صورت می‌گیرد. برد میانگین ضخامتی از جذب کننده است به نصف ذرات آلفای فرودی را متوقف می کند.