Как найти бета частицы

From Wikipedia, the free encyclopedia

A beta particle, also called beta ray or beta radiation (symbol β), is a high-energy, high-speed electron or positron emitted by the radioactive decay of an atomic nucleus during the process of beta decay. There are two forms of beta decay, β⁻ decay and β⁺ decay, which produce electrons and positrons respectively.^[2]

Beta particles with an energy of 0.5 MeV have a range of about one metre in the air; the distance is dependent on the particle energy.

Beta particles are a type of ionizing radiation and for radiation protection purposes are regarded as being more ionising than gamma rays, but less ionising than alpha particles. The higher the ionising effect, the greater the damage to living tissue, but also the lower the penetrating power of the radiation.

Beta decay modes[edit]

β⁻ decay (electron emission)[edit]

An unstable atomic nucleus with an excess of neutrons may undergo β⁻ decay, where a neutron is converted into a proton, an electron, and an electron antineutrino (the antiparticle of the neutrino):

n
→
p
+
e⁻
+
ν
_e

This process is mediated by the weak interaction. The neutron turns into a proton through the emission of a virtual W⁻ boson. At the quark level, W⁻ emission turns a down quark into an up quark, turning a neutron (one up quark and two down quarks) into a proton (two up quarks and one down quark).
The virtual W⁻ boson then decays into an electron and an antineutrino.

β− decay commonly occurs among the neutron-rich fission byproducts produced in nuclear reactors. Free neutrons also decay via this process. Both of these processes contribute to the copious quantities of beta rays and electron antineutrinos produced by fission-reactor fuel rods.

β⁺ decay (positron emission)[edit]

Unstable atomic nuclei with an excess of protons may undergo β⁺ decay, also called positron decay, where a proton is converted into a neutron, a positron, and an electron neutrino:

p
→
n
+
e⁺
+
ν
_e

Beta-plus decay can only happen inside nuclei when the absolute value of the binding energy of the daughter nucleus is greater than that of the parent nucleus, i.e., the daughter nucleus is a lower-energy state.

Beta decay schemes[edit]

The accompanying decay scheme diagram shows the beta decay of caesium-137. ¹³⁷Cs is noted for a characteristic gamma peak at 661 KeV, but this is actually emitted by the daughter radionuclide ^137mBa. The diagram shows the type and energy of the emitted radiation, its relative abundance, and the daughter nuclides after decay.

Phosphorus-32 is a beta emitter widely used in medicine and has a short half-life of 14.29 days^[3] and decays into sulfur-32 by beta decay as shown in this nuclear equation:

32 15P

→

32 16S1+

+

e−

+

ν e

1.709 MeV of energy is released during the decay.^[3] The kinetic energy of the electron varies with an average of approximately 0.5 MeV and the remainder of the energy is carried by the nearly undetectable electron antineutrino. In comparison to other beta radiation-emitting nuclides, the electron is moderately energetic. It is blocked by around 1 m of air or 5 mm of acrylic glass.

Interaction with other matter[edit]

Of the three common types of radiation given off by radioactive materials, alpha, beta and gamma, beta has the medium penetrating power and the medium ionising power. Although the beta particles given off by different radioactive materials vary in energy, most beta particles can be stopped by a few millimeters of aluminium. However, this does not mean that beta-emitting isotopes can be completely shielded by such thin shields: as they decelerate in matter, beta electrons emit secondary gamma rays, which are more penetrating than betas per se. Shielding composed of materials with lower atomic weight generates gammas with lower energy, making such shields somewhat more effective per unit mass than ones made of high-Z materials such as lead.

Being composed of charged particles, beta radiation is more strongly ionizing than gamma radiation. When passing through matter, a beta particle is decelerated by electromagnetic interactions and may give off bremsstrahlung x-rays.

In water, beta radiation from many nuclear fission products typically exceeds the speed of light in that material (which is 75% that of light in vacuum),^[4] and thus generates blue Cherenkov radiation when it passes through water. The intense beta radiation from the fuel rods of swimming pool reactors can thus be visualized through the transparent water that covers and shields the reactor (see illustration at right).

Detection and measurement[edit]

The ionizing or excitation effects of beta particles on matter are the fundamental processes by which radiometric detection instruments detect and measure beta radiation. The ionization of gas is used in ion chambers and Geiger–Müller counters, and the excitation of scintillators is used in scintillation counters.
The following table shows radiation quantities in SI and non-SI units:

Ionizing radiation related quantities view ‧ talk ‧ edit

Quantity	Unit	Symbol	Derivation	Year	SI equivalent
Activity (A)	becquerel	Bq	s−1	1974	SI unit
curie	Ci	3.7 × 1010 s−1	1953	3.7×1010 Bq
rutherford	Rd	106 s−1	1946	1,000,000 Bq
Exposure (X)	coulomb per kilogram	C/kg	C⋅kg−1 of air	1974	SI unit
röntgen	R	esu / 0.001293 g of air	1928	2.58 × 10−4 C/kg
Absorbed dose (D)	gray	Gy	J⋅kg−1	1974	SI unit
erg per gram	erg/g	erg⋅g−1	1950	1.0 × 10−4 Gy
rad	rad	100 erg⋅g−1	1953	0.010 Gy
Equivalent dose (H)	sievert	Sv	J⋅kg−1 × WR	1977	SI unit
röntgen equivalent man	rem	100 erg⋅g−1 × WR	1971	0.010 Sv
Effective dose (E)	sievert	Sv	J⋅kg−1 × WR × WT	1977	SI unit
röntgen equivalent man	rem	100 erg⋅g−1 × WR × WT	1971	0.010 Sv

• The gray (Gy), is the SI unit of absorbed dose, which is the amount of radiation energy deposited in the irradiated material. For beta radiation this is numerically equal to the equivalent dose measured by the sievert, which indicates the stochastic biological effect of low levels of radiation on human tissue. The radiation weighting conversion factor from absorbed dose to equivalent dose is 1 for beta, whereas alpha particles have a factor of 20, reflecting their greater ionising effect on tissue.
• The rad is the deprecated CGS unit for absorbed dose and the rem is the deprecated CGS unit of equivalent dose, used mainly in the USA.

Applications[edit]

Beta particles can be used to treat health conditions such as eye and bone cancer and are also used as tracers. Strontium-90 is the material most commonly used to produce beta particles.

Beta particles are also used in quality control to test the thickness of an item, such as paper, coming through a system of rollers. Some of the beta radiation is absorbed while passing through the product. If the product is made too thick or thin, a correspondingly different amount of radiation will be absorbed. A computer program monitoring the quality of the manufactured paper will then move the rollers to change the thickness of the final product.

An illumination device called a betalight contains tritium and a phosphor. As tritium decays, it emits beta particles; these strike the phosphor, causing the phosphor to give off photons, much like the cathode-ray tube in a television. The illumination requires no external power, and will continue as long as the tritium exists (and the phosphors do not themselves chemically change); the amount of light produced will drop to half its original value in 12.32 years, the half-life of tritium.

Beta-plus (or positron) decay of a radioactive tracer isotope is the source of the positrons used in positron emission tomography (PET scan).

History[edit]

Henri Becquerel, while experimenting with fluorescence, accidentally found out that uranium exposed a photographic plate, wrapped with black paper, with some unknown radiation that could not be turned off like X-rays.

Ernest Rutherford continued these experiments and discovered two different kinds of radiation:

• alpha particles that did not show up on the Becquerel plates because they were easily absorbed by the black wrapping paper
• beta particles which are 100 times more penetrating than alpha particles.

He published his results in 1899.^[5]

In 1900, Becquerel measured the mass-to-charge ratio (m/e) for beta particles by the method of J. J. Thomson used to study cathode rays and identify the electron. He found that e/m for a beta particle is the same as for Thomson’s electron, and therefore suggested that the beta particle is in fact an electron.

Health[edit]

Beta particles are moderately penetrating in living tissue, and can cause spontaneous mutation in DNA.

Beta sources can be used in radiation therapy to kill cancer cells.

See also[edit]

• Common beta emitters
• Electron irradiation
• Particle physics
• n (neutron) rays
• δ (delta) rays

References[edit]

Further reading[edit]

• Radioactivity and alpha, beta, gamma and X­rays
• Rays and Particles University of Virginia Lecture
• History of Radiation at Idaho State University
• Basic Nuclear Science Information at the Lawrence Berkeley National Laboratory

Атомная физика на ОГЭ. Вся теория и разбор заданий от преподавателя MAXIMUM

06.02.2021
19306

Атомная физика — один из труднейших разделов экзамена, а задания по этой теме кочуют из варианта в вариант каждый год. Не пугаемся! Для решения заданий ОГЭ на радиоактивность, распады и ядерные реакции нужно знать лишь самые базовые понятия. Из этой статьи вы узнаете все необходимое — атомная физика на ОГЭ обязательно вам покорится!

В этой статье:

Какие частицы необходимо помнить для сдачи ОГЭКакие ядерные распады нужно знатьАльфа-распадИзотопыБета-распад
Гамма-распадЯдерные реакцииАтомная физика на ОГЭ: что нужно запомнить

Какие частицы необходимо помнить для сдачи ОГЭ

Чтобы перейти к практике и научиться решать хитрые задания, сначала нужно вспомнить теорию, связанную с ними.

Вспомним, что химические элементы обозначаются в виде ,  где

• X – название химического элемента
• А – массовое число, равное сумме протонов и нейтронов
• Z – зарядовое число, равное числу протонов в ядре

Давайте раз и навсегда узнаем, что скрывается за числами рядом с названием каждого элемента. Рассмотрим пример углерода:

• 6 — это порядковый номер и зарядовое число Z. Таким образом, в ядре атома углерода 6 протонов. Z=6.
• 12,011 — это атомная масса. Мы будем его округлять до 12 и называть массовым числом A, то есть суммой протонов и нейтронов. A=12.
• Получается, в ядре атома углерода 6 протонов и 6 нейтронов.

Какие ядерные распады нужно знать

На ОГЭ часто встречаются три типа распадов: альфа, бета и гамма.

Альфа-распад

α-распад — испускание ядром альфа-частицы. Что это такое? Все просто — так называют ядро атома гелия, то есть частицу из двух протонов и двух нейтронов.

• У нас был элемент X с массовым числом A и с зарядовым числом Z
• Атом испускает альфа-частицу с массовым числом=4 и зарядовым числом=2
• Мы получаем новый элемент с массовым числом=A-4 и зарядовым числом=Z-2

В α-распаде заряд уменьшается на 2, а масса уменьшается на 4.

Самостоятельно подготовиться к ОГЭ непросто. На то, чтобы разобраться со всеми темами, понадобится много времени. Но и это не решит проблему! Например, если вы запомнили какое-то решение из интернета, а оно оказалось неправильным, можно на пустом месте потерять баллы. Если хотите научиться решать все задания ОГЭ по физике, обратите внимание на онлайн-курсы MAXIMUM! Наши специалисты уже проанализировали сотни вариантов ОГЭ и подготовили для вас вас максимально полезные занятия.

Приходите к нам на пробный урок! Вы узнаете всю структуру ОГЭ-2021, разберете сложные задания из первой части, получите полезные рекомендации и узнаете, как устроена подготовка к экзаменам в MAXIMUM. Все это абсолютно бесплатно!

Задача 1

Используя фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, какое ядро образуется в результате α-распада ядра нептуния-237. 

Разбор

• Как мы говорили чуть выше, порядковый номер элемента — это, по совместительству, зарядовое число. То есть, количество протонов. Получается, в Нептунии 93 протона.
• У α-частицы количество протонов = 2.
• Посчитаем, чему равно зарядовое число нашего нового элемента: зарядовое число = 93-2 = 91. Взглянув на табличку, находим элемент под номером 91 — Протактиний.

Ответ: 1) Ядро протактиния

Изотопы

Теперь давай обратим внимание на массовые числа нептуния и протактиния. Отличаются ли они на массовое число альфа-частицы — на 4?

237-231=6

Время бить тревогу! Неужели мы что-то напутали и решили задачу неверно? Но нет, оказывается, мы все сделали правильно — ведь у протактиния более 15 изотопов.

Изотопы — это разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковое зарядовое число, но разные массовые числа. 

Например, изотопы азота:

и

Задача 2

Ядро тория   превратилось в ядро радия . Какую частицу испустило при этом ядро тория?

1. нейтрон
2. протон
3. альфа-частицу
4. бета-частицу

Разбор

• Сверху находится массовое число — масса частицы. Вычтем из массы Тория массу Радия: 230-226=4. Получили массу неизвестной частицы.
• Снизу находится зарядовое число — это заряд не­из­вест­ной частицы. Вычтем из заряда Тория заряд Радия: 90-88=2. Получили заряд неизвестной частицы.
• Итого: массовое число = 4. Зарядовое число = 2
• Взглянем на табличку самых распространенных частиц. 

Вуаля! Наша незнакомка — это альфа-частица — частица с двумя протонами и двумя нейтронами.

Ответ: 3) альфа-частица

https://blog.maximumtest.ru/post/oge-po-fizike-2021-struktura-i-izmeneniya.html

Бета-распад

β-распад — испускание ядром бета-частицы. Бета-частицей называют электрон. Посмотрим в списке основных частиц наверху, чему равны массовое и зарядовое число бета-частицы (электрона).

• У нас был элемент X с массовым числом A и с зарядовым числом Z
• Атом испускает бета-частицу с массовым числом=0 и зарядовым числом=-1
• Мы получаем новый элемент с прежним массовым числом=A и зарядовым числом=Z+1

В β-распаде заряд увеличивается на 1, а масса не меняется.

Задача 3

Изо­топ крип­то­на в ре­зуль­та­те серии рас­па­дов пре­вра­тил­ся изо­топ мо­либ­де­на . Сколь­ко β-частиц было ис­пу­ще­но в этой серии рас­па­дов?

Разбор

• Обозначим количество испущенных β-частиц за N
• Зарядовое число криптона до серии β-распадов равнялось 36
• Зарядовое число молибдена после серии β-распадов 42
• Тогда 42-36=6 β распадов

Ответ: было испущено 6 β распадов

Задача 4

Радиоактивный атом превратился в атом в результате цепочки альфа- и бета-распадов. Чему было равно число альфа- и бета-распадов?

Разбор

Эта задача требует максимальной концентрации — многие школьники ее решают неверно. Давайте разберем правильный подход к этой задаче.

• Для начала рассмотрим альфа-распады 

• Добьемся, чтобы массовое число изменилось с 232 до 208. Для этого производим альфа-распады, вычитая 4 из массового числа и 2 из зарядового числа.

• Получили элемент с массовым числом=208 и зарядовым числом=78. Для этого мы произвели 6 альфа распадов.

• Теперь перейдем к бета-распадам. Бета-распады влияют только на зарядовое число.

• Добьемся того, чтобы зарядовое число изменилось с 78 до 82.

• Получили элемент с массовым числом = 208 и зарядовым числом = 82. Для этого мы произвели 4 бета распада.

Ответ: 6 альфа распадов и 4 бета распада.

Гамма-распад

γ-частицы — это излучение, а γ-распад — испускание ядром гамма-излучения. Пожалуй, это самый простой распад, потому что он ничего не меняет.

Элемент X до распада и элемент Y после распада — это одно и то же.

На ОГЭ ученики часто попадают в ловушки экзамена, считая, что γ-излучение меняет элемент. Но это совсем не так! Какой элемент был до гамма-распада, такой и останется.

При γ-распаде заряд и масса не меняются.

Ядерные реакции

Атомная физика на ОГЭ включает в себя не только распады, но и ядерные реакции. Ядерные реакции происходят при столкновении ядер или элементарных частиц с другими ядрами. В результате изменяется массовое и зарядовое число элементов, появляются новые частицы.

Во всех ядерных реакциях работает очень простой лайфхак: при протекании ядерной реакции сохраняется суммарное массовое число  и суммарный заряд.

Сумма масс слева равна сумме масс справа: A₁+A₂=A₃+A₄.

Сумма зарядов слева равна сумме зарядов справа: Z₁+Z₂=Z₃+Z_4.

Сразу же закрепим эти правила на практике.

Задача 5

В результате столкновения ядра урана с частицей X произошло деление урана, описываемое реакцией:

Определите зарядовое и массовое числа частицы X, с которой столкнулось ядро урана.

Разбор

• Сначала разберемся с массовым числом. Используем лайфхак: то, что слева, равно тому, что справа.
• Также заметим, что у нас 3 нейтрона. Получается, нам нужно умножить массовое число нейтрона на 3.
• С гамма-частицей разобраться легко — как мы показали ранее, она ни на что не влияет.

A+235 = 133+139+3*1

Отсюда A=133+139+3-235=40

• Теперь настал черед зарядового числа.

Z+92 = 36+56+3*0

Отсюда Z=36+56+0-92=0

Ответ: получили элемент X c массовым числом 40 и зарядовым числом 0.

Атомная физика на ОГЭ: что нужно запомнить

• В α-распаде заряд уменьшается на 2, а масса уменьшается на 4.
• α-частица — это ядро атома гелия. α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов.
• В β-распаде заряд увеличивается на 1, а масса не меняется.
• β-частица — это электрон.
• В γ-распаде заряд и масса не меняются.
• γ-частица — это порция электромагнитного излучения.
• Изотопы — это разновидности атомов (и ядер) какого либо химического элемента, которые имеют одинаковое зарядовое число, но разные массовые числа. 
• В ядерных реакциях сохраняется суммарное массовое число и суммарный заряд.

Теперь вы знаете, как решать задания на ядерные распады и реакции! Надеюсь, атомная физика на ОГЭ стала для вас намного понятнее. Если хотите разобраться в остальных темах по физике и не только, обратите внимание на наши онлайн-курсы. Уже более 150 тысяч выпускников подготовились с нами к ОГЭ и ЕГЭ. Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться! Приходите на бесплатный пробный урок, чтобы познакомиться с нашей образовательной системой и узнать массу полезного про ОГЭ.

`

Лайфхаки экзамена

К рубрике

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 октября 2016;
проверки требуют 9 правок.

Бета-частица (β-частица) — заряженная частица (электрон или позитрон), испускаемая в результате бета-распада . Поток бета-частиц называется бета-лучами или бета-излучением.

Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β⁻), положительно заряженные — позитронами (β⁺).

Бета-лучи следует отличать от вторичных и третичных электронов, образующихся в результате ионизации воздуха — так называемые дельта-лучи и эпсилон-лучи.

Свойства[править | править код]

Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (для рения-187) до десятков МэВ (для короткоживущих ядер, далёких от линии бета-стабильности).

Бета-лучи под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления. Скорость частиц в бета-лучах близка к скорости света. Бета-лучи способны ионизировать газы, вызывать химические реакции, люминесценцию, действовать на фотопластинки.

Радиоактивность[править | править код]

Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см² (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ, что позволяет довольно легко защищаться от внешнего бета-излучения, но не помогает от внутреннего облучения, в особенности при попадании бета-излучающих радионуклидов способных накапливаться и длительное время находиться в организме, к примеру как стронций-90.

См. также[править | править код]

• Ионизирующее излучение
• Альфа-частица
• Бета-распад
• Гамма-излучение
• Ядерная реакция

Ионизирующее излучение Альфа-излучение состоит из ядер гелия и легко задерживается листом бумаги. Бета-излучение, состоящее из электронов или позитронов, останавливается тонкой алюминиевой пластиной, но гамма-излучение требует экранирования плотным материалом, например как свинец или бетон.

A бета-частица, также называемая бета-излучением или бета-излучением (символ β ), является высокоэнергетическим, высокоскоростной электрон или позитрон, испускаемый радиоактивным распадом атомного ядра в процессе бета-распада. Есть две формы бета-распада, β-распад и β-распад, которые производят электроны и позитроны соответственно.

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

Бета-частицы представляют собой тип ионизирующего излучения и для целей радиационной защиты считаются более ионизирующими, чем гамма-лучи, но менее ионизирующими. чем альфа-частицы. Чем выше ионизирующий эффект, тем больше повреждение живой ткани, но также ниже проникающая способность излучения.

Содержание

• 1 Режимы бета-распада
  • 1.1 β-распад (электронная эмиссия)
  • 1.2 β-распад (эмиссия позитронов)
  • 1.3 Схемы бета-распада
• 2 Взаимодействие с другим веществом
  • 2.1 Обнаружение и измерение
• 3 Приложения
• 4 История
• 5 Здоровье
• 6 См. Также
• 7 Ссылки
• 8 Дополнительная литература

Режимы бета-распада

β-распад ( электронная эмиссия)

Бета-распад. Бета-частица (в данном случае отрицательный электрон) испускается ядром . Антинейтрино (не показано) всегда испускается вместе с электроном. Вставка: при распаде свободного нейтрона образуются протон, электрон (отрицательный бета-луч) и электронный антинейтрино.

Нестабильное атомное ядро ​​с избытком нейтронов может претерпеть β-распад, где нейтрон превращается в протон, электрон и электронный антинейтрино (античастица из нейтрино ):

. n. →. p. +. e. +. ν. e

Этот процесс опосредуется слабым взаимодействием. Нейтрон превращается в протон посредством испускания виртуального W-бозона. На уровне кварк излучение W превращает нижний кварк в верхний кварк, превращая нейтрон (один верхний кварк и два нижних кварка) в протон (два верхних кварка и один нижний кварк). Затем виртуальный W-бозон распадается на электрон и антинейтрино.

β- распад обычно происходит среди богатых нейтронами побочных продуктов деления, образующихся в ядерных реакторах. Свободные нейтроны также распадаются посредством этого процесса. Оба эти процесса вносят вклад в обильное количество бета-лучей и электронных антинейтрино, производимых топливными стержнями реакторов деления.

β-распад (испускание позитрона)

Нестабильные атомные ядра с избытком протонов могут подвергаться β-распаду, также называемому распадом позитрона, когда протон превращается в нейтрон, позитрон, и электронный нейтрино :

. p. →. n. +. e. +. ν. e

Бета-плюс-распад может происходить только внутри ядер, когда абсолютное значение энергии связи дочернего ядра больше, чем у родительского ядра, т.е. дочернее ядро ​​является более низкоэнергетическим состоянием.

Схемы бета-распада

Схема распада цезия-137, показывающая, что он изначально подвергается бета-распаду. Гамма-пик 661 кэВ, связанный с Cs, на самом деле испускается дочерним радионуклидом.

На прилагаемой диаграмме схемы распада показан бета-распад цезия-137. Cs имеет характерный гамма-пик при 661 кэВ, но на самом деле он испускается дочерним радионуклидом Ba. На диаграмме показаны тип и энергия испускаемого излучения, его относительное содержание и дочерние нуклиды после распада.

Фосфор-32 — это бета-излучатель, широко используемый в медицине, с коротким периодом полураспада 14,29 дня и распадается на серу-32 в результате бета-распада, как показано в этом ядерном уравнении:

. 15P.

→

. 16S.

+

. e.

+

. ν. e

1,709 МэВ энергии выделяется во время распада. Кинетическая энергия электрона изменяется в среднем приблизительно на 0,5 МэВ, а остальная энергия переносится почти необнаруживаемым электронным антинейтрино. По сравнению с другими нуклидами, излучающими бета-излучение, электрон умеренно энергичен. Его блокирует около 1 м воздуха или 5 мм акрилового стекла.

Взаимодействие с другими веществами

Голубое черенковское излучение свет, излучаемый реактором TRIGA бассейн возникает из-за того, что высокоскоростные бета-частицы перемещаются в воде со скоростью, превышающей скорость света (фазовая скорость ) (что составляет 75% скорости света в вакууме).

Из трех распространенных типов излучения, испускаемого радиоактивными материалами, альфа, бета и гамма, бета имеет среднюю проникающую способность и среднюю ионизирующую способность. Хотя бета-частицы, испускаемые различными радиоактивными материалами, различаются по энергии, большинство бета-частиц может быть остановлено несколькими миллиметрами алюминия. Однако это не означает, что бета-изотопные изотопы могут быть полностью экранированы такими тонкими экранами: когда они замедляются в веществе, бета-электроны испускают вторичные гамма-лучи, которые более проникающие, чем бета сами по себе. Защита, состоящая из материалов с более низким атомным весом, генерирует гамма-излучение с более низкой энергией, что делает такие экраны несколько более эффективными на единицу массы, чем экраны из материалов с высоким Z, таких как свинец.

Бета-излучение, состоящее из заряженных частиц, ионизирует сильнее, чем гамма-излучение. Проходя через вещество, бета-частица тормозится электромагнитными взаимодействиями и может испускать тормозное излучение рентгеновское излучение.

В воде бета-излучение от многих продуктов ядерного деления обычно превышает скорость света в этом материале (что составляет 75% скорости света в вакууме) и, таким образом, генерирует синее черенковское излучение, когда проходит через воду. Таким образом, интенсивное бета-излучение от топливных стержней реакторов плавательных бассейнов можно визуализировать через прозрачную воду, которая покрывает и экранирует реактор (см. Иллюстрацию справа).

Обнаружение и измерение

Бета-излучение, обнаруженное в изопропаноле камера Вильсона (после введения искусственного источника стронция-90)

Ионизирующее или возбуждающее воздействие бета-частиц на вещество являются фундаментальными процессами, с помощью которых радиометрические приборы обнаружения обнаруживают и измеряют бета-излучение. Ионизация газа используется в ионных камерах и счетчиках Гейгера-Мюллера, а возбуждение сцинтилляторов используется в сцинтилляционных счетчиках. В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и вне системы СИ:

Величины, связанные с ионизирующим излучением вид ‧ разговор‧

Количество	Единица	Символ	Деривация	Год	SI эквивалент
Деятельность (A)	беккерель	Бк	s	1974	единица СИ
кюри	Ci	3,7 × 10 с	1953	3,7 × 10 Бк
резерфорд	Rd	10 с	1946	1000000 Бк
Воздействие (X)	кулон на килограмм	C / кг	C Кг воздуха	1974	единица СИ
röntgen	R	esu / ​​0,001293 г воздуха	1928	2,58 × 10 Кл / кг
Поглощенная доза (D)	серый	Гр	J ⋅кг	1974	единица СИ
эрг на грамм	эрг / г	erg⋅g	1950	1,0 × 10 Гр
рад	рад	100 эрг⋅г	1953	0,010 Гр
Эквивалентная доза (H)	зиверт	Зв	Дж⋅кг × WR	1977	единица СИ
эквивалент рентгена человек	бэр	100 эрг ⋅gx WR	1971	0,010 Зв

• серый (Гр) — это единица СИ для поглощенной дозы, которая представляет собой количество энергии излучения осаждается в облученном материале. Для бета-излучения это численно равно эквивалентной дозе, измеренной с помощью зиверта, что указывает на стохастический биологический эффект низких уровней излучения на ткани человека. Коэффициент преобразования радиационного взвешивания из поглощенной дозы в эквивалентную дозу равен 1 для бета-излучения, тогда как альфа-частицы имеют коэффициент 20, что отражает их большее ионизирующее воздействие на ткань.
• рад является устаревшим. CGS единица поглощенной дозы, а rem — устаревшая CGS единица эквивалентной дозы, используемая в основном в США.

Applications

Бета-частицы могут быть использованы для лечения таких состояний здоровья, как глаз и рак кости, а также используются в качестве индикаторов. Стронций-90 — материал, наиболее часто используемый для производства бета-частиц.

Бета-частицы также используются при контроле качества для проверки толщины предмета, такого как бумага, проходящего через систему роликов. Часть бета-излучения поглощается при прохождении через продукт. Если изделие сделать слишком толстым или тонким, соответственно будет поглощаться другое количество излучения. Компьютерная программа, контролирующая качество производимой бумаги, затем перемещает ролики, чтобы изменить толщину конечного продукта.

Осветительное устройство, называемое Betalight, содержит тритий и люминофор. Когда тритий распадается, он испускает бета-частицы; они ударяют по люминофору, заставляя люминофор испускать фотоны, что очень похоже на электронно-лучевую трубку в телевизоре. Для освещения не требуется внешнего источника энергии, и оно будет продолжаться, пока существует тритий (а люминофоры сами по себе химически не изменяются); количество произведенного света упадет до половины своего первоначального значения через 12,32 года, период полураспада трития.

Бета-плюс (или позитрон ) распад радиоактивного индикатора изотопа является источником позитронов, используемых в излучении позитронов. томография (ПЭТ-сканирование).

История

Анри Беккерель, экспериментируя с флуоресценцией, случайно обнаружил, что уран экспонирует фотографическую пластинку, упакованную с черной бумагой, с каким-то неизвестным излучением, которое нельзя было выключить, как рентгеновские лучи.

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

• альфа частицы, которые не появлялись на пластинах Беккереля, потому что они легко поглощались черной оберточной бумагой
• бета-частицы, которые в 100 раз более проникают, чем альфа-частицы.

Он опубликовал свои результаты в 1899 году..

В 1900 году Беккерель измерил отношение массы к заряду (м / е) для бета-частиц методом Дж. Дж. Томсон использовал для изучения катодных лучей и идентификации электрона. Он обнаружил, что e / m для бета-частицы такое же, как для электрона Томсона, и поэтому предположил, что бета-частица на самом деле является электроном.

Здоровье

Бета-частицы умеренно проникают в живую ткань и могут вызывать спонтанную мутацию в ДНК.

Бета-источники могут использоваться в лучевая терапия для уничтожения раковых клеток.

См. Также

• Электронное облучение
• Физика элементарных частиц
• n (нейтронные) лучи
• δ (дельта) лучи

Ссылки

Дополнительная литература

• Радиоактивность и альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи
• Лучи и частицы Конспект лекций Университета Вирджинии
• История излучения в Университете штата Айдахо
• Бетавольтная батарея: ученые изобретают 30-летнюю непрерывную батарею для ноутбука на NextEnergyNews.com
• Радиоактивные ноутбуки? Возможно, нет… в Wayback Machine (архивировано 5 октября 2007 г.)
• Основная информация по ядерной науке в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли

Бета-частица

Материал из Большого Справочника