|
|
 |
 |
 |
 |
Бета-излучение представляет собой поток электронов. Величина Eмакс характерна для каждого β-излучателя. Между константой распада λ и Eмакс для β-излучающих радионуклидов имеется приближенное соотношение
λ = kEмакс5 .
Величина Емакс для природных радионуклидов варьирует от 0,01 МэВ (3Н) до 2,2 МэВ (212Bi). Процессы, возникающие при прохождении β-частиц через вещество, отличаются от взаимодействия тяжелых частиц с веществом.
При столкновении β-частицы с атомными электронами из-за малой ее массы происходит сравнительно большое изменение импульса в каждом случае. Это приводит к тому, что β-частица может значительно отклоняться от первоначального направления. Поэтому траектории β-частиц в веществе не прямолинейны. На практике величину истинного пробега β-частиц не определяют. Более удобна величина максимального (экстраполированного) пробега, или максимального поглощения (Rмакс). Она равна минимальной
20
толщине слоя, полностью задерживающего β-частицы (в г/см2). Для расчета Rмакс обычно пользуются полуэмпирическими формулами. Например, для моноэнергетических электронов используют
Rмакс = 0,526E - 0,24.(1.12)
Общее представление о величинах Rмакс дает табл. 1.2.
Таблица 1.2
Максимальные пробеги β-частиц
(по Пруткиной, Шишкину, 1975)
| Eмакс, МэВ |
Rмакс |
|
Eмакс, МэВ |
Rмакс |
| Воздух, м |
Вода, мм |
Алюминий, мм |
|
Воздух, м |
Вода, мм |
Алюминий, мм |
| 0,01 |
0,00229 |
0,00247 |
0,00127 |
|
0,70 |
2,513 |
2,78 |
1,315 |
| 0,02 |
0,00773 |
0,00841 |
0,00422 |
|
0,80 |
2,985 |
3,31 |
1,559 |
| 0,04 |
0,0266 |
0,0290 |
0,0143 |
|
0,90 |
3,449 |
3,84 |
1,807 |
| 0,06 |
0,0541 |
0,0591 |
0,0289 |
|
1,0 |
3,936 |
4,38 |
2,059 |
| 0,08 |
0,0889 |
0,0974 |
0,0474 |
|
1,2 |
4,896 |
5,47 |
2,563 |
| 0,10 |
0,130 |
0,143 |
0,0693 |
|
1,4 |
5,868 |
6,56 |
3,070 |
| 0,20 |
0,407 |
0,448 |
0,214 |
|
1,6 |
6,821 |
7,66 |
3,574 |
| 0,30 |
0,763 |
0,841 |
0,400 |
|
1,8 |
7,781 |
8,75 |
4,074 |
| 0,40 |
1,168 |
1,29 |
0,611 |
|
2,0 |
8,732 |
9,84 |
4,593 |
| 0,50 |
1,601 |
1,77 |
0,837 |
|
2,2 |
0,683 |
10,90 |
5,074 |
| 0,60 |
2,050 |
2,27 |
1,070 |
|
2,4 |
10,611 |
12,00 |
5,593 |
Непрерывный энергетический спектр β-излучения и рассеяние β-частиц на электронах приводят к приближенно экспоненциальной зависимости поглощения природного β-излучения в веществе: I = I0 ехр ( d), где I0 - исходная интенсивность излучения, I - интенсивность излучения после прохождения слоя d вещества; ρ - плотность; μ - коэффициент поглощения.
Из электродинамики известно, что заряженная частица, движущаяся с ускорением, обязательно излучает электромагнитные волны. Поэтому при столкновении заряженных частиц с частицами вещества должно возникать электромагнитное излучение. Такое излучение называется тормозным. Потери частицей энергии на тормозное излучение называются радиационными потерями. Интенсивность тормозного излучения (количество энергии, излучаемой в секунду) определяется формулой
W = [] ,
где F - сила, М - масса, Z - заряд ядра, с - скорость света.
21
Отсюда следует, что интенсивность тормозного излучения при кулоновском столкновении частицы с заряженным центром прямо пропорциональна квадрату заряда рассеивающего центра (Z2) и обратно пропорциональна квадрату массы частицы (M2). Поэтому потери на тормозное излучение существенны для электронов, но не существенны для тяжелых заряженных частиц. Например, радиационные потери для электронов в 5 · 107 раз больше, чем для α-частиц. Тормозное излучение при столкновении с ядром в Z2 раз больше, чем при столкновении с электроном. Поэтому радиационные потери обусловлены столкновением с ядрами и возрастают пропорционально Z2. Так как число электронов в ядре равно Z, то рассеяние β-частиц на электронах пропорционально Z, а рассеяние на ядрах пропорционально Z2 (см. формулу (1.13)). Например, для водорода рассеяние на ядре и электроне одинаково, а для золота рассеяние на ядре составит 99%. Поэтому защиту от β-излучения всегда делают из материала с малым Z, а внутреннюю часть свинцовых измерительных камер облицовывают алюминием или оргстеклом.
Столкновение β-частиц с электронами приводит в основном к ионизационным потерям энергии. Соотношение между радиационными и ионизационными потерями для β-частиц можно приближенно оценивать из следующего соотношения:
−∼ .(1.14)
Расход энергии на ионизацию для β-частиц с энергиями, характерными для природных радионуклидов, и тяжелых частиц с аналогичной величиной энергии сильно различается. Так, потери для протона почти в 2000 раз превышают потери для электрона такой же энергии. Например, протон в фотоэмульсии оставляет отчетливый след, а электрон с той же энергией не заметен.
22
|
 |
 |
 |
 |
|
