Взаимодействие бета-частиц с веществом

Взаимодействие бета-частиц с веществом Для того чтобы уметь регистрировать ядерное излучение и для того чтобы уметь от него защищаться (если это нужно), необ¬ходимо знать, за счет каких процессов теряет свою энергию части¬ца, проходя через вещество; какова проникающая способность частиц; как зависят вероятности различных процессов взаимодей¬ствия от параметров частицы (заряда, массы, энергии) и от свойств вещества (заряда ядер, плотности, ионизационного потен¬циала). Перечислим основные процессы взаимодействия заряженных частиц и Y-квантов с веществом (вопрос о взаимодействии нейтро¬нов будет рассмотрен отдельно в главе, посвященной физике ней¬тронов). Взаимодействие заряженных частиц со средой. 1. Основной причиной потерь энергии заряженной частицей при прохождении через вещество являются столкновения ее с атомами этого веще¬ства. Ввиду того, что масса ядра всегда велика по сравнению с массой электронов атома, можно достаточно четко провести раз¬личие между «электронными столкновениями», при которых энер¬гия падающей частицы передается одному из электронов атома, в результате чего происходит возбуждение или ионизация атома (неупругое столкновение), и «ядерными Столкновениями», при ко¬торых импульс и кинетическая энергия частицы частично перехо¬дят в поступательное движение атома как целого (упругое столк¬новение). Повторяясь, эти ядерные столкновения приводят к многократному рассеянию частиц в веществе. 2. Существенную роль в потерях энергии легких заряженных частиц (электронов) играет также радиационное торможение.

Сущность этого процесса заключается в том, что при рассеянии заряженной частицы кулоновским полем ядра или электрона эта частица получает ускорение, что в соответствии с законами электродинамики всегда приводит к электромагнитному излучению.

Возникает непрерывный спектр -лучей — тормозное излучение. 3. В случае тяжелой частицы (протон, - частица и др.), когда ее энергия достаточно велика для преодоления кулоновского барье¬ра ядра, может произойти также процесс потенциального рассея¬ния на ядрах или же ядерная реакция, сопровождающаяся вылетом из ядра различных частиц, испусканием - квантов, делением ядра и др. 4. При движении заряженной частицы в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде , где п — показатель преломления среды, возникает специфическое свечение, названное излучением Вавилова—Черенкова.

Взаимодействие -излучения со средой. -лучи, проходя через вещество, теряют свою энергию главным образом за счет следую¬щих явлений. 1. Комптон-эффект, или рассеяние - квантов на электронах, при котором фотоны передают часть своей энергии электронам атома. 2. Фотоэффект, или поглощение - кванта атомом, когда вся энергия фотона передается электрону, вылетающему в результате этого из атома. 3. Образование электрон-позитронных пар — процесс, который может происходить в поле ядра или другой частицы при энергиях -квантов 4. Ядерные реакции, возникающие обычно при энергиях -квантов, превышающих 10 МэВ. Во многих физических экспериментах применяются пучки электронов, причем энергия электронов может быть самой раз¬ной — от долей электронвольта до миллионов электронвольт.

В ядерной физике используются как пучки электронов, полученные на ускорителе, так и пучки электронов, возникающих при бета-распаде радиоактивных ядер - "бета-частицы". В обоих случаях могут быть получены сведения о свойствах атомных ядер и стро¬ении вещества.

Знание энергии бета-излучения необходимо для многих научных и практических целей.

В отличие от альфа-частиц бета-частицы, испускаемые каким-либо радиоактивным веществом, имеют непрерывный, энергети¬ческий спектр, в котором представлены бета-частицы, имеющие все значения кинетической энергии от нуля до некоторого макси¬мального значения.

Бета-распадом называется самопроизвольное превращение атомного ядра, при котором его заряд (Z) меняется на единицу, а массовое число (А) остается неизменным.

Различают три вида бета-распада:.