Бета-излучение

Бета-излучение (бета-лучи) — поток электронов или позитронов, испускаемых при бета-радиоактивном распаде атомов (см. Радиоактивность). Радиоактивные изотопы (см.), распад которых сопровождается бета-излучением, называют бета-излучателями. Если такому распаду не сопутствует гамма-излучение, говорят о чистом бета-излучателе. К ним относятся радиоактивные изотопы фосфора32), серы (S35), кальция (Са45) и др.

При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Путь, проходимый бета-частицей в веществе, называется ее пробегом. Пробег бета-частиц выражают обычно в граммах на квадратный сантиметр (г/см2). В ткани организма бета-излучение проникает на глубину от десятых долей миллиметра до 1—2 см. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения  достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла.

На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии (см. Бета-терапия). Многие бета-излучатели (С14, Р32, S35, Са45 и др.) нашли применение в качестве метки для экспериментальных целей и радиоизотопной диагностики (см.). Для измерения бета-излучения служат специальные бета-счетчики, бета-спектрометры, ионизационные камеры. См. также Дозиметры ионизирующих излучений, Излучения ионизирующие, Лучевая терапия, Счетчики ядерных излучений.



Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) — поток электронов или позитронов, испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов.

Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон. Нейтрино и антинейтрино — стабильные частицы, не обладающие зарядом и массой покоя.

При электронном бета-распаде образуется новое ядро с числом протонов на единицу большим, чем до распада (увеличение на единицу атомного номера Z), а при позитронном бета-распаде заряд ядра и Z уменьшаются на единицу. Массовое число в обоих случаях не меняется.

Электроны (или позитроны), испускаемые при радиоактивном бета-распаде, обладают различными энергиями — от нуля до некоторой максимальной энергии Еm, для большинства радиоактивных изотопов не превышающей нескольких мегаэлектронвольт. Энергетический спектр бета-лучей является непрерывным. В то же время уровни энергии атомного ядра дискретны и, следовательно, при каждом бета-распаде должно освобождаться определенное количество энергии. Непрерывность бета-спектров обусловлена тем, что избыточная энергия ядра при распаде по-разному распределяется между двумя испускаемыми частицами, например позитроном и нейтрино. В связи с этим спектр нейтрино, испускаемых при бета-распаде, также непрерывный.

Превращение протона в нейтрон может происходить, кроме бета-распада, также при процессе, называемом электронным, или К-захватом. При К-захвате ядро атома «захватывает» электрон с одной из ближайших к нему электронных оболочек, чаще всего с так называемой К-оболочки. При К-захвате испускается нейтрино и заряд ядра уменьшается на единицу. К-захват сопровождается характеристическим рентгеновским излучением.

Бета-лучи являются одним из видов ионизирующего излучения (см. Излучения ионизирующие). Проходя сквозь какое-либо вещество, бета-лучи теряют энергию, вызывая ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды. Поглощение энергии в среде может привести к ряду вторичных процессов в облучаемом материале, например к радиационно-химическим реакциям, люминесценции, изменению кристаллической структуры и т. д. Подобно другим видам ионизирующей радиации бета-лучи вызывают радиобиологический эффект (см. Радиобиология).

Проникающая способность бета-лучей оценивается по их максимальному пробегу.

См. также Радиоактивность, Ядро атомное.