Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Геологічний факультет
Кафедра геофізики
Самостійна робота з курсу “Ядерна геофізика”
Виконала студент 3 курсу
групи геофізиків
заочної форми навчання
Курочка Л.І.
провірив
доц. Онищук І.І.
Київ-2010
Природа і властивості β-частинок
Радіактивність – природне явище, яке проявляється у спонтанному процесі розпаду ядер певних хімічних елементів і супроводжується випромінюванням заряджених часток і гама-квантів. До цих часток відносяться альфа-, бета-випромінювання, а також нейтринне, гамма-випромінювання і, за певних умов, випромінювання нейтронів.
Бета
частки (
)
це
електрони і позитрони значних енергій.
Їх енергетичний спектр, на відміну від
-часток,
досить значний, що пояснюється їх
природою, ядерними перетвореннями
нуклонів. При перетворенні нейтрона у
протон ядро випромінює електор, а при
перетворенні протона у нейтрон з ядра
випромінюється позитрон. Ці перетворення
супроводжуються випромінюванням
нейтрино, яке виносить значну (до2/3)
енергію ядерного перетворення. Напрям
руху змінюється магнітними і електричними
полями. Швидкості електронів досягають
0,998 швидкості світла. Бета-частинки
іонізують гази, викликають люмінесценцію
багатьох речовин, діють на фотоплівки.
Характерною
особливістю
-випромінювання
конкретного елемента є те, що максимальна
енергія його випромінювання
,
зв’язана з постійною розпаду ядра цього
елемента виразом
.
Це також є діагностичною ознакою даного
елемента.
При
проходженні
-часток
через речовину спостерігається їх
взаємодія з його атомами і молекулами.
В залежності від енергії
-часток
ця взаємодія може мати різний характер:
збудження, іонізація, пружні взаємодії.
Приблизно 2/3 енергії
-часток
витрачається на процес збудження атомів.
Перехід їх у нормальний стан супроводжується
випромінюванням фотонів (рентгенівське
або гамма-випромінювання). Приблизно
третина
-випромінювання,
яке залишилося і на долю якого приходиться
основна частина жорсткого випромінювання,
витрачається на іонізацію атомів. Лише
незначна частина енергії
-випромінювання,
яке залишилося, витрачається на пружні
взаємодії, при яких всі їх енергія
передається електронам.
Пробіг
-часток
у речовині залежиться від їх енергії і
густини середовища (
)
і може бути підрахований з виразу:
,
де
- товщина шару речовини.
В
повітрі
-частки
з енергією 1-3МеВ мають пробіг 3-13 м, а з
енергією 0,5-1МеВ – 1,5-3м. У пухких породах
шлях пробігу становить біля 1 см, в
алюмінії – 5,5 мм, у свинці – 1,4мм.
Бета-частинки - заряджені частинки, а тому інтенсивно взаємодіють з речовиною на всій довжині свого пробігу. Вони залишають за собою трек іонізованих атомів і молекул. При детектуванні в камерах Вільсона й бульбашкових камерах в магнітному полі, трек закручується, що дозволяє ідентифікувати бета-частинки за їхньою масою.
Бета-частинки мають значно більшу проникаючу здатність, ніж альфа-частинки, але вони можуть бути затримані підошвою взуття, віконним склом і металевими пластинами товщиною кілька міліметрів. У живих тканинах максимальний пробіг бета-частинок не перебільшує 1,5 см. Основна частина радіоактивних продуктів, які утворюються під час ядерного вибуху, є бета-активними. Бета-частинки — це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см в живих тканинах і в повітрі — до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча — нижча, ніж у альфа-частинок.