Střední dolet beta částic
Tabulka uvádí střední dolet beta částic ve vzduchu, organické tkáni a hliníku v závislosti na jejich energii. Hodnoty jsou v milimetrech a platí pro normální podmínky.
Beta záření je proud nabitých částic, který vzniká při rozpadu jader některých radioaktivních prvků. Existují dvě varianty: β- (elektrony) z přeměny neutronu na proton, a β+ (pozitrony) z opačné přeměny. Pozitrony jsou nestabilní — po krátké chvíli anihilují s elektronem za vzniku dvou fotonů gama o energii 0,511 MeV.
Beta částice jsou rychlé elektrony nebo pozitrony emitované při beta rozpadu atomového jádra. Záporná beta částice (β-) je elektron, kladná beta částice (β+) je pozitron. Protože jde o lehké nabité částice, při průchodu látkou se odchylují, ionizují prostředí a postupně ztrácejí energii. Jejich skutečný dolet proto závisí nejen na počáteční energii, ale také na hustotě a složení prostředí.
Dolet udává průměrnou vzdálenost, kterou částice urazí v daném prostředí, než ztratí svou kinetickou energii. Střední dolet Rs představuje nejpravděpodobnější dráhu, kterou je schopna částice v daném prostředí urazit.
| W (β) [MeV] | Rs [mm] - vzduch | Rs [mm] - org. tkáň | Rs [mm] - hliník |
|---|---|---|---|
| 10-2 | 1,3 | 2.10-3 | 6.10-4 |
| 10-1 | 1,01.102 | 0,158 | 5.10-2 |
| 1 | 3,06.103 | 4,8 | 1,52 |
| 10 | 3,9.104 | 60,8 | 19,2 |
Zdroj: [9]
Externí zdroje k tématu: ARPANSA — Beta particles — US EPA — Radioactive Atom — WikiSkripta — Záření beta — Wikipedie — Záření beta
Srovnání alfa, beta a gama záření
Pro pochopení doletu beta částic je užitečné srovnat všechny tři druhy ionizujícího záření z radioaktivních zdrojů:
- Alfa záření (α)
- Jádra helia tvořená dvěma protony a dvěma neutrony. Mají velmi krátký dosah — v plynech řádově několik centimetrů, v kapalinách a pevných látkách jen zlomky milimetrů. Zastaví je list papíru nebo svrchní vrstva kůže.
- Beta záření (β)
- Elektrony nebo pozitrony. Dosah ve vzduchu je při běžných energiích metry — například beta záření o maximální energii 2 MeV doletí ve vzduchu přibližně 8 m, ve vodě jen 1 cm a v hliníku 4 mm. Pro odstínění stačí několik milimetrů hliníku, plexisklo nebo silnější vrstva plastu.
- Gama záření (γ)
- Elektromagnetické záření o vysoké energii (fotony emitované z jader). Velmi pronikavé — pro odstínění je nutná silná vrstva olova, oceli nebo betonová zeď.
Stínění beta záření
Pro stínění beta záření se nepoužívají těžké materiály jako olovo. Při zachycení rychlých elektronů v látce s vysokým atomovým číslem vzniká tzv. brzdné záření (Bremsstrahlung) — sekundární rentgenové záření, které proniká dál než původní beta částice. Intenzita brzdného záření roste s atomovým číslem absorbátoru a s energií elektronů.
Proto se pro stínění používají látky s lehkými prvky: hliník, plexisklo (PMMA), plasty nebo voda. U velmi energetických zdrojů se kombinují — vnitřní vrstva z lehkého materiálu zachytí beta částice s minimální produkcí brzdného záření, vnější olověná vrstva pak pohltí vzniklé fotony.
Časté otázky
- Co jsou beta částice?
- Beta částice jsou rychlé elektrony nebo pozitrony vyletující z atomového jádra při beta rozpadu. Při rozpadu β- vzniká elektron, při rozpadu β+ vzniká pozitron. Souhrnný proud těchto částic se označuje jako beta záření.
- Jaký je rozdíl mezi beta částicí a beta zářením?
- Beta částice je jedna konkrétní emitovaná částice — elektron nebo pozitron. Beta záření je proud nebo svazek těchto částic vycházející z radioaktivního zdroje.
- Jak daleko doletí beta záření z radioaktivního zdroje?
- Záleží na energii. Beta záření s maximální energií 1 MeV doletí ve vzduchu přibližně 3 m, při 2 MeV přibližně 8 m. Velmi nízkoenergetické beta částice (10 keV) urazí ve vzduchu jen jednotky milimetrů.
- Je beta záření nebezpečné?
- Pro vnější ozáření je beta záření méně nebezpečné než gama, protože jeho dosah je omezený a dá se snadno odstínit. Při dotyku se zdrojem však může poškodit kůži a rohovku, a při vnitřní kontaminaci (vdechnutí, požití) je nebezpečnější než vnější ozáření.
- Jaký je rozdíl mezi vnější a vnitřní expozicí?
- Při vnější expozici působí záření na tělo zvenku — chrání bezpečná vzdálenost, stínění a omezení doby pobytu. Při vnitřní expozici se radionuklid dostane do organismu a ozařuje tkáně přímo zevnitř — v tomto případě hraje roli především chemické chování prvku v těle (např. radioaktivní jód se hromadí ve štítné žláze).
- Čím se beta částice nejlépe stíní?
- U běžných beta zářičů stačí několik milimetrů lehčího materiálu, například plastu, plexiskla nebo hliníku. U energetičtějších zdrojů se nejprve používá lehký materiál k zachycení beta částic a teprve za něj se případně přidává hustší stínění pro pohlcení vzniklého brzdného záření.