Бета лучи природа излучения

Влияние на организм бета-излучения

Бета-излучение – это поток позитронов или электронов, который образуется в процессе распада ядер атомов радиоактивных веществ. С основами ядерной физики человечество познакомилось еще несколько десятилетий назад. Со временем человек научился управлять такими малыми и невидимыми частицами, чтобы получать от них не только вред, но и пользу. Так люди получают электроэнергию, имеют возможность управлять невидимыми процессами, что особенно актуально в лечебных целях.

Одновременно с бета-частицами, которые отрицательно заряжены, были открыты еще положительно заряженные альфа-частицы и незаряженные частицы гамма-кванты. Альфа- и бета-частицы одновременно с гамма-квантами образуют радиоактивное излучение. Эти частицы имеют разную массу, энергию заряда, степень радиоактивности и разное воздействие на человеческий организм.

Проведя исследования в ядерной физике, ученые определили, что эти частицы могут оказать на организм человека как отрицательное, так и положительное лечебное влияние.

Природа бета-излучения

Бета-лучи – это направленный поток элементарных частиц с отрицательным или положительным зарядом, что образуются в ходе радиоактивного распада ядер атомов. Бета-частица представляет собой позитрон или электрон, это зависит от полярности заряда. Источники бета-излучения – это радиоактивные изотопы, при непосредственном распаде которых получается излучение.

Отрываясь от ядер атомов, бета-частицы обладают разной энергией и скоростью. Скорость таких частиц достигает 100-300 тысяч километров в секунду. Только в зависимости от плотности среды, в которой бета-частицы свободно перемещаются, расстояние измеряется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Такие частицы способны в воздухе перемещаться на расстояние до нескольких метров, в ткани организма проникают на глубину до 2,5 сантиметра. Благодаря своим малым размерам и малой массе бета-частицы перемещаются по хаотичной траектории.

Характеристика естественных источников бета-излучения

Природное бета-излучение состоит из потока элементарных частиц, которые имеют положительный или отрицательный заряд. Некоторые источники бета-излучения могут быть природного происхождения. Однако такое излучение в чистом виде не встречается и представляет одну из составляющих частей естественного радиоактивного излучения.

Планета Земля как получает радиоактивное излучение на свою поверхность из космического пространства, так и имеет сама свое естественное радиоактивное поле из-за залежей в земной коре радиоактивных веществ. К таким веществам относятся химические элементы: иттрий, криптон, празеодим, прометий, стронций и цезий, которые при радиоактивном разложении сильно излучают бета-частицы.

Характеристика искусственных источников бета-излучения

Помимо природных источников бета-излучения, есть также искусственные источники такого излучения. Некоторые из них получены людьми целенаправленно для решения ряда промышленных задач, в том числе в медицине, но есть искусственные источники, которые получены человеком по его большой неосторожности или необдуманности.

К искусственным источникам по неосторожности относятся радиационные аварии на атомных электростанциях, сопровождающиеся большим выбросом в окружающую среду радиоактивных веществ, утечкой радиоактивных вод, аварии на больших атомных кораблях, а также утечки на складах хранения радиоактивных отходов из-за нарушений в хранении.

Влияние бета-излучения на человеческий организм

Бета-излучение при неконтролируемом воздействии может оказывать на ткани организма человека очень пагубное влияние: от ожогов и лучевой болезни до болезней с летальным исходом. Ожогам в основном подвержены открытые участки кожных покровов и слизистая оболочка глаз. Степень тяжести повреждения бета-излучением зависит от продолжительности облучения, уровня излучения и структуры ткани.

При попадании радиоактивных веществ в организм, внутренние органы человека подвержены опасности изнутри.

В этом случае получается ионизация молекул с последующим отмиранием клеток, что в итоге приводит к интоксикации, а иногда к летальному исходу. Бета-излучение при неконтролируемом воздействии очень опасно. Такое излучение пронизывает ткани на глубину, сколько хватит внутренней энергии частицам, при этом бета-частицы на своем пути «заражают» все молекулы, с которыми взаимодействуют. Зараженные молекулы являются причинами воспалительных процессов в организме облученного человека.

В среде обитания человека радиоактивный фон, пригодный к нормальному существованию, нормируется. Нормой для бета-излучения является величина в 0,2 мкЗв/час.

Когда фон радиационного влияния превышает показатель нормы вдвое, в данном месте можно оставаться не более тридцати минут. Иначе могут быть необратимые последствия для организма.

Применение бета-излучения в медицине

Бета-излучение благодаря своим свойствам получило широкое применение в медицине. В диагностических и лечебных целях бета-излучение используется при:

• рентгеновской съемке сосудов с тонкой стенкой;
• бета-терапии и радиоизотопной диагностике внутренних органов и поверхности кожи.

Также бета-излучение используется в химической промышленности, в машиностроении, в археологии и изготовлении автоматизированных систем.

Защита от бета-излучения

Для правильного и безопасного обращения с бета-излучением, для защиты и минимизации влияния такого воздействия необходимо придерживаться строгих правил:

• Сокращение сроков расположения рядом с источником бета-излучения.
• Удаление от источника бета-излучения на максимально возможное расстояние для снижения его влияния. Данное правило является основным.
• Ведение периодического радиационного контроля над фоном рабочей зоны.
• Применение защитных мер в виде применения экранов из плексигласа, стекла, алюминия и прочих металлов.
• Защита дыхательных органов с помощью противогазов.
• Защита открытых участков кожи и слизистой оболочки глаз.
• Применение радиопротекторов, когда планируется кратковременная работа в зараженной зоне. Данные вещества принимаются заранее для ослабления облучения в виде добавок в еду или инъекций. Злоупотреблять радиопротекторами не желательно, так как они могут оказывать вредное влияние из-за биохимических и физиологических нарушений в организме.
• Полное соблюдение санитарно-гигиенических требований к зданиям, где расположены источники бета-излучения, соблюдение основных правил личной гигиены при выполнении работ с радиоактивными веществами.

В случае если защита от бета-излучения была неправильно или не вовремя применена, то необходимо срочно принять мероприятия:

1. Выйти из опасной зоны.
2. Снять с себя всю грязную одежду и даже обувь.
3. Помыться под чистой водой, обязательно с моющим средством.
4. Обратиться к врачу за квалифицированной медицинской помощью.

Для радиационного контроля фона в доме, а также для определения радиоактивности покупаемых продуктов и товаров в качестве профилактического мероприятия желательно иметь в аптечке дозиметр.

Источник

Бета-излучение

Один из видов радиоактивного излучения, существующего в природе, — бета-излучение. Познакомимся с этим видом радиоактивности, с природой бета-лучей, с механизмом их возникновения.

Открытие бета-лучей

После открытия радиоактивности в конце XIX в. многие физики стали изучать природу и свойства радиоактивного излучения. Одним из таких физиков был Э. Резерфорд. В 1899 г. он поставил опыт по определению состава радиоактивного излучения.

В свинцовом контейнере находится радиоактивный препарат (как правило, соль радия). Через окно в контейнере радиоактивное излучение попадает на фотопластинку. Как и в опытах других физиков, на пластинке появлялась засвеченная область. Теперь, если на пути радиоактивного луча поместить сильное магнитное поле и если радиоактивный луч состоит из заряженных частиц, засвеченная область на фотопластинке сдвинется в сторону.

Опыт показал, что радиоактивное излучение имеет сложный состав. На фотопластинке после включения магнитного поля возникли три пятна. Это доказывало, что в радиоактивных лучах присутствуют частицы всех трех видов: тяжелые положительные, легкие отрицательные и нейтральные (неизвестного веса).

Положительная компонента радиоактивного излучения была названа альфа-лучами, отрицательная — бета-лучами, нейтральная — гамма-лучами.

Свойства бета-лучей

Бета-лучи сильно отклонялись в магнитном поле, следовательно, массы их были невелики. Измеряя степень отклонения бета-лучей магнитным полем с известной индукцией, установили, что эти лучи — не что иное, как поток электронов, движущихся с высокими скоростями.

В дальнейшем выяснилось, что бета-лучи — это результат действия особого, слабого взаимодействия, в результате которого нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Порядковый номер элемента в периодической таблице Менделеева увеличивается на единицу, а массовое число остается прежним (протон и нейтрон весят практически одинаково).

Все эти обстоятельства и определяют свойства бета-излучения.

• Генерируется оно радиоактивными ядрами, имеющими избыток нейтронов (по сравнению с энергетически выгодными количествами).
• Электроны, из которых состоят бета-лучи, имеют энергии от нуля до десятков МэВ, летят с околосветовыми скоростями и поэтому достаточно глубоко проникают в вещество, а также способны на взаимодействие с веществом, ионизируя его.
• Для защиты от поля бета-излучения достаточно нескольких сантиметров плотного материала, однако если бета-частицы попадают внутрь организма, они становятся очень опасны. Мощности дозы хватит, чтобы вызвать тяжелые внутренние ожоги.
• Спектр энергии бета-лучей — непрерывный. Бета-частицы обладают всевозможными энергиями от нуля до некоторого максимального значения, которое определяется спецификой распадающегося элемента.

Исходя из квантового характера испускания частиц, спектр энергии бета-лучей должен быть линейчатым (как, например, спектр альфа-частиц). В рамках развивавшейся в то время квантовой теории непрерывность реального бета-спектра была необъяснима, поскольку она нарушала закон сохранения энергии. Поэтому В. Паули в 1930 г. выдвинул предположение, что часть энергии уносится частицей, очень слабо взаимодействующей с веществом. Этой частицей оказалось антинейтрино, зарегистрированное экспериментально в 1956 г. — частица, подтвердившая существование особого, слабого фундаментального взаимодействия.

Что мы узнали?

Бета излучение — это поток электронов, вылетающих с высокими скоростями из ядер при радиоактивном распаде. Этот распад происходит в результате особого, слабого взаимодействия. Бета-частицы имеют непрерывный энергетический спектр из-за того, что часть энергии уносится легкой безмассовой частицей антинейтрино.

Источник