Β射线

β射线实际上是高速运动的电子，带一个单位负电荷，质量很小，为α粒子的17360。β粒子通过物质会与物质发生电离、激发、散射和韧致辐射三种作用。

β射线
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天然放射系列的核素放出的β粒子的能量从0～4(MeV)。但鉴于β粒子的性质，一般情况β射线的穿透能力比α射线大约大100倍左右，能穿透几毫米厚的铝片。

中文名称 : β射线

来 源 : 放射性原子核发射电子和中微子

辐射防护 : 时间，距离，屏蔽

速 度 : 光速的99%

危 害 : 引起病变、导致死亡

别 名 : β粒子流、贝塔射线

目录

简介

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高速运动的电子流0/-1e，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，但贝塔射线却有左右之分。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，原子核内一个质子转变为一个中子，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。

发现历史

1896年贝克勒尔发现天然放射性之后，居里夫妇从沥青中提取出了天然放射性单质元素钋和镭，用信服的实验结果证实了自然界中确实存在放射性元素，从此拉开了放射性研究的序幕。为了进一步了解所谓的“放射性”究竟是什么物质，英国的物理学家卢瑟福开展了几个关键性物理实验，并由此建立起了物理学的一个新的分支——原子物理学。

1897到1899年间，剑桥大学的卢瑟福在贝克勒尔的发现基础上，针对放射元素铀的发出的射线做了深入的研究。我们知道天然射线穿透能力很强，可以使厚纸包裹的底片感光。为了研究天然射线究竟能穿透什么材料，卢瑟福试着用层层铝箔把铀盐包裹起来。他发现天然射线实际上存在两种，一种可以很轻易地用纸或单层铝箔就可以挡住，而另一种需要多层铝箔才能包住。于是卢瑟福用希腊字母把前者命名为α射线，后者命名为β（贝塔）射线。不久，法国物理学家维拉尔从铀盐中又发现了一种穿透力更强的射线，称为γ射线。

相互作用

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电离和激发

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。

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。

电磁辐射

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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）

正负电子

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射线的危害

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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，引起发射性伤害。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。

辐射防护

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针对辐射的来源，辐射的危害。我们如何保护自己免受过量照射，在辐射防护中有三个主要因素：[[时间]、，距离、屏蔽。

1、时间

当你在辐射源附近时，你必须近可能留驻较短的时间，以减少辐射的照射。我们试想假设我们去海滨度假，例如你花费大量时间在在海滨上，如此你将暴露在太阳下，最后被太阳灼伤。如果你花费较少的时间在太阳下，而更多的时间在阴影处，你不至于被太阳灼伤。

2、距离

越是远离辐射源，你将受到越少的照射。我们试想一场室外音乐会，你可能坐在表演者面前，或是坐在离舞台50码的距离，或是坐在穿过街道的公园的草地上，你的耳朵将受到不同的刺激。你坐在表演者面前，你的耳朵将受到损伤。50码处，你将接受平均水平。如果是坐在远处的草坪上，你也许根本听不见所举行的音乐会。辐射暴露如同上述列子，越是靠近源，你受到损伤的几率越大，越是远离，照射越低。β粒子一般具有很强的穿透力能力，它在空气中能走几百厘米的路程，也就是说它们可以穿过几毫米厚的铝片。

3、屏蔽

如果你在辐射源周围增加屏蔽，你将减少照射。这如同在雨天，你没有伞的保护，将被淋湿。但是在伞的庇护下，一切照旧。

用途

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医疗作用

贝塔射线放射源有很广泛的用途，尤其在医疗诊断、成像和治疗领域。

1、碘-131用于甲状腺疾病的治疗，例如甲状腺癌和突眼性甲状腺肿（甲状腺亢进的一种）。

2、磷-32用于分子生物学和遗传学研究。

3、锶-90常作为放射性示踪剂应用于医学和农业研究。

4、氚用于生命科学和药物代谢研究以保证新药物的安全性。氘还用于发光的飞机、商业出口指示牌、发光的钟面、计量器和腕表。

5、碳-14是用于判断30000年内的有机物年岁的可靠工具。

工业监测

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贝塔射线放射源还广泛应用于工业仪器，如工业测厚仪，这主要是利用贝塔射线微弱的穿透能力来测量很薄的物质厚度。

β射线扬尘监测系统主要是针对扬尘进行检测，扬尘污染不仅会污染环境，也会对人体造成危害。降低扬尘污染首先要进行检测，贝塔射线扬尘监测系统可自动测量和记录浓度，采用的是贝塔射线吸收法的工作原理，将C-14作为发射源，其发射恒定的高能量电子，样品空气通过切割器以恒定的流量经过进样管，颗粒物截留在滤膜上。

β射线通过滤膜时，能量发生衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的质量，根据采样流量、采样时间和滤膜面积来计算实际状态下环境空气中颗粒物的浓度。该设备适用于建筑工地、道路施工、工厂厂界等颗粒物的在线监测。

β射线扬尘监测系统主要监测哪些地方：

1、工地扬尘监测

2、工厂颗粒物监测

3、道路扬尘监测

4、矿山扬尘监测

相关视频

贝塔射线测厚仪工作原理