Основные экспериментальные данные по бета-распаду

Физико-технический институт КФУ им. В.И. Вернадского

 

Кафедра экспериментальной физики

 

 

B - СПЕКТРОСКОПИЯ

РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

 

Симферополь 2017

 

B - СПЕКТРОСКОПИЯ

РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ.

 

Теоретическое введение.

Основные экспериментальные данные по бета-распаду

Бета-распадом называется процесс превращения нестабильного ядра в ядро изобар с зарядом отличным от исходного на DZ=±1, в результате испускания электрона (позитрона) или захватом электрона с оболочки атома.

Известны три вида b - распада: b ^–-распад, b ⁺- распад, и e-захват (K-захват).

Простейшим примером b ^–-распада является распад ядра трития.

.

В конечном итоге при электронном распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон.

Примером позитронного распада является распад ядра углерода.

.

В этом случае один из протонов в ядре превращается в нейтрон.

Электронный захват заключается в захвате электрона из электронной оболочки собственного атома. Примером легкого K- радиоактивного ядра является ядро , захватывающее электрон из K- оболочки атома и превращается в ядро .

.

Чаще всего захват происходит с K-оболочки, и поэтому процесс называется K-захватом, но он возможен и для других оболочек. При этом внутри ядра один протон превращается в нейтрон.

Основными характеристикам b - активных ядер являются период полураспада T _1/2 и кинетическая энергия T _a испускаемых b - частиц. Перечислим основные особенности b - распада, установленные опытным путем.

1. Бета - активные ядра наблюдаются в любом месте таблицы Менделеева.

2. Период полураспада радиоактивных ядер меняется в очень широких пределах

10^-2 с< T _1/2<2×10¹⁵ лет.

3. Измерения энергетических спектров электронов и позитронов b - распада показали, что эти спектры, в отличие от спектров a- распадов, непрерывны. Типичная форма энергетического b - спектра представлена на рис. 1. При определенной энергии имеется максимум интенсивности, а затем с увеличением энергии число электронов монотонно убывает. В процессе распада испускаются электроны (позитроны) всех энергий от нуля до некоторой максимальной кинетической энергии Т _мах (рис.1.), которую обычно называют верхней границей b - спектра.

4. Э нергия испускаемых электронов, приходящаяся на максимум кривой обычно близка к 1/3 T _max.

5. Максимальные энергии b - частиц для всех известных b - активных изотопов лежит в пределах

18 кэВ< T _max<16.6 МэВ,

6. Время жизни b - активного изотопа сильно зависит от максимальной энергии b - спектра. Чем больше эта энергия, тем распад более вероятен, а, следовательно, время жизни изотопа меньше. Для больших энергий T между средним временем жизни и T наблюдается зависимость .