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β射线

β射线:高速运动的电子流e,贯穿能力很强,电离作用弱,本来物理世界里没有左右之分的,但β射线却有左右之分。 贝塔粒子即β粒子,是指当放射性物质发生β衰变,所释出的高能量电子,其速度可达至光速的99%。 在β衰变过程当中,放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核,产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个正电子,在“负β衰变”中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。

由于电子的质量比质子、中子要轻得多,当β粒子通过一个电场时,如果那是负电子,其路径会向正极的方向扭曲。在通过磁场时,如果磁场的方向是由内向外,其粒子会以逆时针方向扭曲,路径呈弧形。能透过几毫米厚的铝板。

电离:β粒子的比电离值比相同能量的α粒子小很多,带电粒子通过物质时,在径迹上将产生很多离子对,射线在单位路程上产生的离子对数目被称为比电离或电离密度。对于单能快速电子,在空气中的比电离值与电子的速度有关,速度越大,比电离值越小,(-dE/dx)也越小,穿透本领也越强。

物质原子电离(内层电子电离后外层电子补空位)后发射特征X射线:快速电子将壳层电子击出原子之外,该壳层就产生了空位,当外层电子向内层跃迁时,将两壳层间的能量差以X射线的形式发射出来,这种X射线具有确定的能量。

激发:物质原子激发(内层电子受激跃迁后退激)后发出可见光和紫外线:快速电子与物质相互作用时,还会将物质中的原子的价电子激发至更高的能级,而他们返回基态时,会发出可见光和紫外线,这些次级辐射总称为荧光。

(2)散射和吸收

散射:β粒子与靶物质原子核库仑场作用时,只改变运动方向,而不改变辐射能量,这种过程称为弹性散射。由于电子的质量小,因而散射角度可以很大(与α粒子相比,β粒子的散射要大得多),而且会发生多次散射,最后偏离原来的运动方向。同时,入射电子能量越低,及靶物质的原子序数越大,散射也就越厉害。β粒子在物质中经过多次散射其最后的散射角可以大于90°,这种散射成为反散射。

吸收:β粒子在一些束缚能比较大的靶材上穿过时,由于能量有限,当能量耗尽时还未穿出,就有可能被靶材原子所束缚,从而被吸收,称为介质原子核外电子的一员。其穿透距离(通常称为射程,记为R)与入射粒子能量大小有关。

(3)电磁辐射

轫致辐射:当电子经过原子核附近时受库伦场的加速会辐射电磁波,称为轫致辐射。辐射损失率与原子序数的平方成正比,即电子打到重元素中,容易发生轫致辐射。重带电粒子穿透介质时也有类似的辐射能量损失,只是因为质量较大而被忽略。

切伦科夫辐射:电子穿过介质时会使原子发生暂时极化,原子退极化时会发射波长在可见光范围内的电磁波,称为切伦科夫辐射。(卢希庭教授解释)

另解:当电子在介质中运动速度v超过电磁波在介质中的传播速度时,即v>c/n(n为介质折射率),会在某一特定方向发射电磁波,称为切伦科夫辐射。(杨福家院士解释)

(4)正负电子湮没

除负电子能发生的一系列作用外,正电子被慢化至静止状态时还会发生正负电子的湮没(annihilation),向相反方向发射两个湮没光子,两个光子的能量均为0.511Mev。

β射线是一种带电荷的、高速运行、从核素放射性衰变中释放出的粒子。人类受到来源于人造或自然界(氚,C-14等)β射线的照射,β射线比α射线更具有穿透力,但在穿过同样距离,其引起的损伤更小。一些β射线能穿透皮肤,引起放射性伤害。但是它一旦进入体内引起的危害更大。β粒子能被体外衣服消减、阻挡或一张几毫米厚的铝箔完全阻挡。

电离辐射是一种有足够能量使电子离开原子所产生的辐射。以下简称为辐射。一种辐射来源于一些不稳定的原子,这些放射性的原子(指的是放射性核素或放射性同位素)为了变得更稳定,原子核释放出次级和高能光量子(γ射线)。上述过程称为放射性衰变。例如,自然界中存在的天然核素镭,氡,铀,钍。此外,存在于人类活动(例如在核反应堆中的原子裂变)和自然界活动,同样它们也释放出电离辐射。在衰变过程中,辐射的主要产物有α,β和γ射线。X射线是另一种由原子核外层电子引起的辐射。

电离辐射能引起细胞化学平衡的改变,某些改变会引起癌变。电离辐射能引起体内细胞中遗传物质DNA的损伤,这种影响甚至可能传到下一代,导致新生一代畸形,先天白血病…在大量辐射的照射下,能在几小时或几天内引起病变,或是导致死亡。

在辐射防护中有三个主要因素:时间,距离,屏蔽。

当你在辐射源附近时,你必须尽可能少待,以减少受到的辐射。假设我们去海滨度假,你一直待在海滩上,即暴露在阳光下,最后被晒伤。如果你少晒太阳,而更多的在阴影处休息,你不至于被晒伤。

越是远离辐射源,受到辐射越少。假设我们去一场露天音乐会,你可能坐在歌手面前,或是坐在离舞台50米外,或是坐在街对面公园的草地上,你的耳朵听到的声音将有分别。你坐在表演者面前,你的耳朵会被震坏。50米处,声音大小一般般;坐在公园草坪上,你也许根本听不见音乐。就如上述例子,越是靠近辐射源,你被射线灼伤的几率越大,越是远离,危害越小。

β粒子一般具有很强的穿透能力,在空气中能走几米,也就是说它们可以穿过几毫米厚的铝片。

如果你在辐射源周围增加屏蔽,你将受到更少的辐射。这就像在雨天,你没撑伞,就会被淋湿。但是撑了伞就不会这样了。


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