β射線與物質的相互作用

β射線即β粒子流，是指當放射性物質發生β衰變，所釋出的高能量電子，其速度可接近光速。β粒子的比電離值比相同能量的α粒子小很多，帶電粒子通過物質時，在徑跡上將產生很多離子對，射線在單位路程上產生的離子對數目被稱為比電離或電離密度。

基本介紹

• 中文名：β射線與物質的相互作用
• 外文名：Beta ray interactions with matter
• 性質：β射線即β粒子流
• 本質：放射性物質發生β衰變
• 表象：高能量電子
• 速度：光速

β射線基本性質

在β衰變過程當中，放射性原子核通過發射電子和中微子轉變為另一種核，產物中的電子就被稱為β粒子。在正β衰變中，原子核內一個質子轉變為一個中子，同時釋放一個正電子，在“負β衰變”中，原子核內一個中子轉變為一個質子，同時釋放一個電子，即β粒子。發生β衰變的放射性核素所發射的β粒子的能量一般在4MeV以下。

相互作用

電離

β粒子的比電離值比相同能量的α粒子小很多，帶電粒子通過物質時，在徑跡上將產生很多離子對，射線在單位路程上產生的離子對數目被稱為比電離或電離密度。對於單能快速電子，在空氣中的比電離值與電子的速度有關，速度越大，比電離值越小，(-dE/dx)也越小，穿透本領也越強。

物質原子電離（內層電子電離後外層電子補空位）後發射特徵X射線：快速電子將殼層電子擊出原子之外，該殼層就產生了空位，當外層電子向內層躍遷時，將兩殼層間的能量差以X射線的形式發射出來，這種X射線具有確定的能量。

激發

物質原子激發（內層電子受激躍遷後退激）後發出可見光和紫外線：快速電子與物質相互作用時，還會將物質中的原子的價電子激發至更高的能級，而他們返回基態時，會發出可見光和紫外線，這些次級輻射總稱為螢光。

散射

β 粒子與靶物質原子核庫侖場作用時，只改變運動方向，而不輻射能量，這種過程稱為彈性散射。由於電子的質量小，因而散射角度可以很大（與α粒子相比，β粒子的散射要大得多），而且會發生多次散射，最後偏離原來的運動方向。同時，入射電子能量越低，及靶物質的原子序數越大，散射也就越厲害。β粒子在物質中經過多次散射其最後的散射角可以大於90°，這種散射成為反散射。

吸收

β粒子在一些束縛能比較大的靶材上穿過時，由於能量有限，當能量耗盡時還未穿出，就有可能被靶材原子所束縛，從而被吸收，稱為介質原子核外電子的一員。其穿透距離（通常稱為射程，記為R）與入射粒子能量大小有關。

軔致輻射

當電子經過原子核附近時受庫倫場的加速會輻射電磁波，稱為軔致輻射。輻射損失率與原子序數的平方成正比，即電子打到重元素中，容易發生軔致輻射。重帶電粒子穿透介質時也有類似的輻射能量損失，只是因為質量較大而被忽略。

切倫科夫輻射

電子穿過介質時會使原子發生暫時極化，原子退極化時會發射波長在可見光範圍內的電磁波，稱為切倫科夫輻射。（盧希庭教授解釋）

另解：當電子在介質中運動速度v超過電磁波在介質中的傳播速度時，即v>c/n(n為介質折射率)，會在某一特定方向發射電磁波，稱為切倫科夫輻射。（楊福家院士解釋）

正負電子湮沒

除負電子能發生的一系列作用外，正電子被慢化至靜止狀態時還會發生正負電子的湮沒(annihilation)，向相反方向發射兩個湮沒光子，兩個光子的能量均為0.511Mev。