Бета распад

Наиболее простой для измерений источник быстрых электронов это радиоизотоп, которому присущ бета-минус распад. Схематически процесс можно описать так

(1-4)

где X и Y – начальное и конечное ядро, и антинейтрино. Из-за того, что нейтрино и антинейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом, то нет смысла выявлять их в практических целях. Отдача ядра Y сопровождается очень малой энергией отдачи, которая обычно ниже порога ионизации, и поэтому она не может быть определена обычными методами. Таким образом, при бета распаде генерируется единственное значительное ионизирующее излучение, это быстрые электроны или сами бета частицы.

Из-за того, что большинство радионуклидов получающихся путем бомбардировки стабильных веществ нейтронами, являются бета радиоактивными, большой ассортимент соответствующих бета излучателей изготовляются через реакторный поток. Могут быть получены разновидности с различными периодами полураспада, начиная с тысяч лет до таких коротких периодов полураспада, которые могут применяться на практике. Для многих распространенных бета источников характерным является то, что большинство бета распадов сопровождается образованием ядра в возбужденном состоянии, в результате происходит дальнейшее излучение релаксационного гамма кванта и образование бета частиц. Некоторые образцы нуклидов, которые распадаются напрямую с образованием основного состояния продукта, называются «чистыми бета излучателями», они представлены в таблице 1.1.

Каждый конкретный переход при бета распаде характеризуется фиксированной энергией распада (Q-энергетический выход). Поскольку энергия отдачи ядра практически нулевая, энергия распада делится между

бета частицей и «невидимым» нейтрино. Бета частица соответственно возникает с энергией, которая изменяется от распада к распаду, и может изменяться от нуля до «граничной энергии бета частицы», которая равна Q. Характерный энергетический спектр бета частиц изображен на рис. 1.1. Q для данного распада обычно приводится при условии, что переход осуществляется между основными состояниями материнского и дочернего ядер. Если переход включает возбужденное состояние исходного или дочернего ядра, граничная энергия соответствующего бета спектра изменится в зависимости от энергий возбужденных состояний. Если в некоторых схемах распада присутствует несколько возбужденных состояний, измеренный спектр бета частицы будет состоять из нескольких компонент с разными граничными энергиями.

Рис. 1.1. Схема распада ³⁶Сl и результирующее распределение энергии бета частицы