Бета- излучениеи его основные свойства

Бета-излучение представляет собой поток испускаемых ядрами электронов (β^-) или позитронов (β⁺), называемых бета-частицами. Бета-частицы не являются составными частями ядра, а возникают при его превращениях.

При электронном бета-распаде происходит превращение нейтрона в про­тон. Общее число тяжелых частиц в ядре (протонов и нейтронов вместе взятых), а следовательно, и массовое число А остается неизменным. Заряд ядра Z, а сле­довательно, и порядковый номер ядра увеличиваются на единицу. Электронный бета-распад может быть представлен следующей схемой

А₂→A₁

Z₂→Z₁+1

В качестве примера электронного бета-распада можно указать на распад стронция-90 (₃₈⁹⁰Sr), который, испуская электрон, превращается в изотоп итти-рия-90 (₃₉⁹⁰Y). Этот процесс распада записывается в следующем виде

₃₈⁹⁰Sr→₃₉⁹⁰Yβ^-

При позитронном бета-распаде происходит превращение протона в ней­трон. При этом массовое число А, равное сумме протонов и нейтронов, остается неизменным, а заряд ядра и соответственно с этим порядковый номер ядра уменьшаются на единицу. Позитронный бета-распад может быть представлен следующей схемой

А₂ → А₁

Z₂→Z₁-1

В качестве примера позитронного бета-распада можно указать на распад радиоактивного изотопа натрия ц²²№, который, испуская позитрон, превращает­ся в изотоп неона ₁₀²²Ne. Этот процесс записывается в следующем виде

₁₁²²Na→₁₀²²Ne+β⁺

Процессом, эквивалентным рассмотренному процессу позитронного бета-распада с точки зрения природы продукта радиоактивного превращения, являет­ся так называемый К-захват При К-захвате атомное ядро не испускает заряжен­ную частицу, а, наоборот, захватывает электроны с электронной оболочки атома. Чаще всего электрон захватывается из ближайшей к ядру К-оболочки. Поэтому данный процесс и получил название К-захвата. В результате захвата электрона один из протонов превращается в нейтрон. Следовательно, порядковый номер ядра Z уменьшается на единицу, а массовое число А остается неизменным, т.е. состав ядра изменяется так же, как и в случае позитронного бета-распада. В ка­честве примера можно указать на радиоактивный изотоп железа ₂₆⁵⁵Fe, который, захватывая электрон из К-оболочки, превращается в изотоп марганца ₂₅⁵⁵Мn.

Этот процесс записывается в следующем виде

₂₆⁵³Fe +e' →₂₅⁵⁵Мn

Прохождение бета-частиц через вещество сопровождается их электриче­ским взаимодействием либо с электронами электронных оболочек атомов веще­ства, либо с электрическим полем ядра.

На пути бета-частицы вследствие ионизации образуются пары ионов. Ко­личество пар ионов, образующихся на 1 см пути, зависит от энергии бета-частицы и рода вещества. С увеличением кинетической энергии движущихся бе­та-частиц линейная плотность ионизации в данном веществе уменьшается.

Среднюю удельную ионизацию можно считать равной 100 парам ионов на 1 см пути бета-частицы. Таким образом, ионизирующая способность бета-частиц в сотни раз меньше ионизирующей способности альфа-частиц. Объясняется это тем, что бета-частицы, имеющие ничтожно малую массу по сравнению с альфа-частицами, при одной и той же энергии обладают значительно большими скоро­стями. Поэтому бета-частицы пролетают через атом слишком быстро, часто не успевая вырвать электрон, который мог бы быть вырван относительно медленно двигающейся альфа-частицей. Кроме того, величина электрического заряда аль­фа-частицы в два раза больше, чем у бета-частицы, в результате чего на одних и тех же расстояниях сила электрического взаимодействия у альфа-частицы в два раза больше, чем у бета-частицы.

Суммарное количество пар ионов, образуемых бета-частицей на протяже­нии всего своего пути, зависит от ее энергии и составляет, например, для бета-частицы с энергией 1 МэВ в воздухе около 30000.

Вывод. Бета-излучение по сравнению с альфа-излучением обладает значи­тельно меньшей ионизирующей способностью и значительно большей прони­кающей способностью.