Бета-частица - Beta particle


Из Википедии, свободной энциклопедии
Альфа - излучение состоит из гелия ядер и легко остановлены листом бумаги. Бета - излучение , состоящее из электронов или позитронов , останавливают тонкой алюминиевой пластиной, а гамма - излучения требуется экранирование плотным материалом , таким как свинец, сталь или бетон.

Бета - частиц , также называемый бета - лучей или бета - излучения (символ β ), является высокой энергии, высокой скорости электрона или позитрона , испускаемое радиоактивным распадом в качестве атомного ядра в процессе бета - распада . Существуют две формы бета - распада, бета - распад и р + распада, которые производят электроны и позитроны соответственно.

Бета-частицы с энергией 0,5 МэВ имеют диапазон около одного метра в воздухе; расстояние зависит от энергии частиц.

Бета - частицы представляют собой тип ионизирующего излучения и радиационная защиту целей рассматриваются как ионизирующие меньше , чем альфа - частицы , но более , чем ионизирующие гамма - лучи . Чем выше ионизирующая эффект, тем больше повреждения живой ткани.

Бета моды распада

β - распад (эмиссия электронов)

Бета - распад. Бета - частица (в этом случае отрицательный электрон) показано, излучаемых в ядре . Антинейтрино (не показан) , всегда испускается наряду с электроном. Вставка: при распаде свободного нейтрона, протона, электрона (отрицательные бета - лучах), и электронного антинейтрино производится.

Нестабильное атомное ядро с избытком нейтронов может подвергаться бета - распад, в котором нейтрон превращается в протон , электрон и электронное антинейтрино (The античастицы из нейтрино ):


N

п
+
е -
+
ν
е

Этот процесс опосредован слабое взаимодействие . Нейтрон превращается в протон через испускание виртуального W - бозон . На кварковом уровне, W - излучение оказывается авансовый кварк в восходящем кварк, превращая нейтрон (один кварк и два нижних кварки) в протон (два до кварка и один вниз кварк). Виртуальный W - бозон затем распадается на электрон и антинейтрино.

β- распад обычно происходит среди нейтроноизбыточных побочных продуктов деления , производимых в ядерных реакторах . Свободные нейтроны также распадаются через этот процесс. Оба этого процесс способствуют обильному количеству беты - лучей и электронных антинейтрино , производимых деление реакторных топливных стержней.

β + распад (позитронно - эмиссионный)

Нестабильные атомные ядра с избытком протонов могут подвергаться бета + распад, называемым также позитронного распад, где протон превращается в нейтрон, позитрон , и электронное нейтрино :


п

N
+
е +
+
ν
е

Бета-плюс распад может произойти только внутри ядра , когда абсолютное значение энергии связи дочернего ядра больше , чем у материнского ядра, то есть дочернее ядро является состояние с более низкой энергией.

Схемы бета-распада

Cs-137 Распад Схема, показывающая его сначала проходит бета-распад. Гамма пик 661 кэВ, связанный с Cs-137 фактически испускаемый дочернего радионуклида.

Сопровождающая схема, схема распада показывает, бета-распад Cs-137. Cs-137 отличается характерным гамма-пика при 661 кэВ, но это на самом деле, излучаемый дочернего радионуклида Ba-137 млн. Диаграмма показывает тип и энергию испускаемого излучения, его относительной численности и дочерние нуклиды после распада.

Фосфор-32 представляет собой бета - излучатель широко используется в медицине и имеет короткий период полураспада 14.29 дней и распадается на серу-32 с помощью бета - распада , как показано в этом ядерном уравнении:

32
15
Р
32
16
S 1+
+
е -
+
ν
е

1.709 МэВ энергии выделяется при распаде. Кинетическая энергия электрона изменяется в среднем около 0,5 МэВ , а остальная часть энергии переносится почти незаметного электронного антинейтрино . По сравнению с другими бета-излучения излучающих нуклидов электрон умеренно энергичным. Он блокируется примерно на 1 м воздуха или 5 мм акрилового стекла .

Взаимодействие с другими материи

Синий Черенкова свет, излучаемый из TRIGA бассейна реактора из - за бета - частиц высокой скорости движения быстрее , чем скорость света ( фазовой скорости ) в воде (что составляет 75% от скорости света в вакууме).

Из трех общих типов излучения, выделяемых радиоактивных материалов, альфа , бета и гамма , бета имеет среднюю мощность и проникающая сила среды ионизирующее. Несмотря на то, что бета - частицы, выделяемые различными радиоактивными материалами различаются по энергии, большинство бета - частиц может быть остановлен на несколько миллиметров алюминия . Тем не менее, это не означает , что бета-излучающие изотопы могут быть полностью защищены от таких тонких щитов: как они замедлиться в веществе, бета - электроны излучают вторичные гамма - лучи, которые более проникающее , чем беты сами по себе. Экранирование состоит из материалов с более низким атомным весом генерирует гаммы с более низкой энергией, что делают такие щиты несколько более эффективные на единицу массы , чем те , сделанные из высокого Z материалов , такие как свинец.

Будучи состоит из заряженных частиц, бета - излучение более сильно ионизирующие , чем гамма - излучение. При прохождении через вещество, бета - частица тормозится электромагнитными взаимодействиями и может дать от тормозного излучения рентгеновских лучей .

В воде, бета - излучение от многих продуктов ядерного деления , как правило , превышает скорость света в этом материале (что составляет 75% , что света в вакууме), и , таким образом , генерирует синий Черенкова , когда она проходит через воду. Интенсивное бета - излучение от топливных стержней реакторов бассейна типа таким образом , может быть визуализированы через прозрачную воду , которая покрывает и ограждает реактор (смотри рисунок справа).

Обнаружение и измерение

Бета - излучение обнаружено в изопропаноле камере Вильсона (после вставки искусственного источника стронция-90)

Ионизирующее или возбуждения эффекты бета - частиц на материи являются фундаментальными процессы , посредством которых инструменты обнаружения радиометрического обнаружения и измерения бета - излучения. Ионизации газа используется в ионных камер и счетчиков Гейгера-Мюллера , а возбуждение сцинтилляторов используется в сцинтилляционных счетчиков . В следующей таблице приведены величины излучения в СИ и внесистемных единиц:

Связанные Радиационные величины вид   говорить   редактировать
Количество Единица измерения Условное обозначение отвлечение Год SI эквивалентность
Активность ( ) кюри Ci 3,7 × 10 10 с -1 1953 3,7 × 10 10  Бк
беккерель Бк с -1 1974 с -1
резерфорд Rd 10 6 с -1 1946 1000000 Бк
Выдержка ( Х ) рентген р ESU / 0.001293 г воздуха 1928 2,58 × 10 -4 C / кг
Fluence (Φ) (Обратная область) м -2 1962 м -2
Поглощенная доза ( D ) эрг erg⋅g -1 1950 1,0 × 10 -4 Гр
радиан радиан 100 erg⋅g -1 1953 0,010 Гр
серый Гы J ⋅kg -1 1974 J ⋅kg -1
Доза эквивалентная ( H ) Рентген эквивалент человека рем 100 erg⋅g -1 1971 0,010 Зв
зиверт Sv J⋅kg -1 × Ш Р 1977 SI
  • Серый (Гр), является единицей СИ поглощенной дозы , что количество энергии излучения на хранении в облученном материале. Для бета - излучения , это численно равна эквивалентной дозы , измеренной с помощью зиверт , что указывает на стохастическую биологический эффект низких уровней радиации на ткани человека. Коэффициент излучения , взвешивание от поглощенной дозы в эквивалентную дозу 1 для беты, тогда как альфа - частицы имеют коэффициент 20, что отражает их большое ионизирующее воздействие на ткани.
  • Радиан является устаревшим РКУ блок для поглощенной дозы и бэр является устаревшим РКУ единица эквивалентной дозы, используемые главным образом в США.

Пользы

Бета - частицы могут быть использованы для лечения заболеваний , таких как глаза и рак кости и также используются в качестве индикаторов. Стронций-90 является материалом , наиболее часто используемых для получения бета - частиц.

Бета - частица также используется для контроля качества , чтобы проверить толщину элемента, такие как бумага , проходящие через систему валков. Некоторые бета - излучения поглощается при прохождении через продукт. Если продукт сделан слишком толстым или тонким, соответственно различное количество радиации будет поглощаться. Компьютерная программа контроля качества выпускаемой бумаги будет двигаться ролики , чтобы изменить толщину конечного продукта.

Осветительное устройство называется betalight содержит тритий и фосфор . В тритий распадается , он испускает бета - частицы; это нанести люминофор, в результате чего люминофор испустить фотоны , так же, как электронно- лучевой трубки в телевидении. Освещения не требует внешнего источника питания, и будет продолжаться до тех пор , пока существует тритий (и люминофоры сами не химически изменить); количество света производится упадет до половины своего первоначального значения в 12,32 лет, период полураспада трития.

Бета-плюс (или позитрон ) распад радиоактивных индикаторов изотопа является источником позитронов , используемых в позитронно - эмиссионной томографии (ПЭТ).

история

Анри Беккерель , экспериментируя с флуоресценцией , случайно обнаружил, что уран выставил фотографическую пластину, обернутая черной бумагой, с неизвестным излучением , которое не может быть выключено , как рентгеновские лучи .

Эрнест Резерфорд продолжил эти эксперименты и обнаружил два различных вида излучения:

  • альфа - частицы , которые не появляются на пластинах Беккереля , потому что они легко поглощается черной оберточной бумаги
  • бета-частицы, которые в 100 раз больше, чем проникающее альфа-частиц.

Он опубликовал свои результаты в 1899 году.

В 1900 году Беккерель измерили отношение массы к заряду ( м / е ) для бета - частиц методом Томсон используется для изучения катодных лучей и идентифицировать электрон. Он обнаружил , что е / м для беты - частиц такими же , как для электрона Томсона, и поэтому предположил , что бета - частица на самом деле электрон.

Здоровье

Бета - частицы умеренно проникая в живой ткани, и может привести к спонтанной мутации в ДНК .

Бета - источники могут быть использованы в лучевой терапии , чтобы убить раковые клетки.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение