3. Бета-излучение, его характеристика, проникающая и ионизирующая способность β-излучения, энергия β-частиц.

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 фосфора (Р32), 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 результате бета-распада образуются бета-частицы электроны (е^-) и позитроны (е⁺).

Электрон и позитрон имеют одинаковую массу и одинаковый заряд, но различаются знаком заряда. Масса электрона равна 0,000549 а.е.м. В отличие от α-частиц, β-частицы имеют сплошной, непрерывный, энергетический спектр.

В зависимости от энергии β-частиц различают мягкое и жесткое β-излучение. β-частицы, имеющие энергию до нескольких десятков кэВ, называют мягким β-излучением, а имеющие большую энергию — жестким β-излучением.

Выделяющаяся при единичном акте бета-распада энергия варьируется от 0,02 МэВ для распада трития (₁H³ ® ₂He³ + e^- +n ^~) до 13,4 МэВ для распада тяжелого изотопа бор-12 (₅B¹² ® ₆C¹² + e^- + n^~). Энергия большинства бета-частиц, испускаемых радионуклидами, лежит в пределах от 0 до 10 МэВ. 

Энергетический спектр бета-излучения непрерывный. Это объясняется тем, что энергия бета-распада распределяется между бета-частицей и нейтрино, а иногда еще и гамма-квантом. (Интересно отметить, что именно на основании анализа бета-спектров в 1930 году Паули предсказал существование нейтрино – на четверть века раньше его экспериментальной регистрации). Распределение энергии между бета-частицей и нейтрино (антинейтрино) носит случайный характер, поэтому энергия бета-частицы может иметь любое значение от 0 до Е_max. Величина Е_max соответствует процессу бета-распада, когда вся энергия распада передается бета-частице. Максимум бета-спектра (т.е. энергия большинства бета-частиц при данном распаде) соответствует энергии (0,25...0,45) Е_max. Обычно принимают значение максимума бета-спектра Ē = 0,3 Е_max. Величину Е_max часто называют граничной энергией спектра.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40--150 пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность намного выше, чем у альфа излучения, и достигает в воздухе 20 м.

4. Гамма-излучение, источники γ-излучения, проникающая и ионизирующая способность γ-излучения.

Гамма-излучение (гамма-лучи) — это электромагнитное излучение с длиной волны менее 1А, распространяющееся со скоростью света; возникает гамма-излучение при распаде ядер некоторых естественных и искусственно-радиоактивных изотопов (см.), торможении заряженных частиц и других ядерных реакциях. В настоящее время в медицине в качестве источников гамма-излучения (гамма-излучателей) используют в основном искусственно-радиоактивные изотопы (радиоактивные кобальт Со60, цезий Cs137 и Cs134, серебро Ag111, тантал Ta182, иридий Ir192, натрий Na24 и др.). Из естественно-радиоактивных источников гамма-излучений используют (в курортологии) радон Rn222, радий Ra226 и радий-мезоторий MsTh228 (в онкологической практике). Гамма-излучение, как и другие виды ионизирующих излучений, при взаимодействии с тканями организма вызывает ионизацию и возбуждение атомов и молекул, в результате чего возникают радиационно-химические реакции. Они вызывают изменения морфологических и функциональных свойств клеток, в первую очередь опухолевых, так как при лучевой терапии излучение всегда сосредоточивают в области опухоли.

 Ионизирующая способность в воздухе - всего несколько пар ионов на 1 см. пути. А вот проникающая способность очень велика - в 50 - 100 раз больше, чем у бета-излучения и составляет в воздухе сотни метров.