Beschreibung der Beta-Teilchen
Beta-Teilchen sind energiereiche Hochgeschwindigkeitselektronen oder Positronen, die von bestimmten Spaltfragmenten oder von bestimmten primordialen radioaktiven Kernen wie Kalium-40 emittiert werden . Die Beta-Partikel sind eine Form ionisierender Strahlung, die auch als Beta-Strahlen bezeichnet wird. Die Produktion von Beta-Partikeln wird als Beta-Zerfall bezeichnet . Es gibt zwei Formen des Beta-Zerfalls, den Elektronenzerfall (β− -Zerfall) und den Positronenzerfall (β + -Zerfall) . In einem Kernreaktor tritt insbesondere der β− -Zerfall auf, da das gemeinsame Merkmal der Spaltprodukte ein Überschuss an Neutronen ist ( siehe Kernstabilität)). Ein instabiles Spaltfragment mit einem Überschuss an Neutronen unterliegt einem β− Zerfall, bei dem das Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Elektronenantineutrino umgewandelt wird .
Abschirmung gegen Betastrahlung – Elektronen
Die folgenden Merkmale von Beta-Teilchen (Elektronen) sind für ihre Abschirmung entscheidend.
- Beta-Teilchen sind energetische Elektronen, sie sind relativ leicht und tragen eine einzige negative Ladung .
- Ihre Masse entspricht der Masse der Orbitalelektronen, mit denen sie interagieren, und im Gegensatz zum Alpha-Teilchen kann ein viel größerer Teil seiner kinetischen Energie in einer einzigen Wechselwirkung verloren gehen.
- Ihr Weg ist nicht so einfach. Die Beta-Partikel folgen einem sehr Zick-Zack-Pfad durch absorbierendes Material. Dieser resultierende Partikelweg ist länger als das lineare Eindringen (Bereich) in das Material.
- Da Beta-Teilchen eine sehr geringe Masse haben, erreichen sie meist relativistische Energien.
- Beta-Teilchen unterscheiden sich von anderen stark geladenen Partikeln auch in dem Anteil an Energie, der durch den als Bremsstrahlung bekannten Strahlungsprozess verloren geht . Daher sind für hochenergetische Beta-Strahlungsabschirmungen dichte Materialien ungeeignet.
- Wenn sich das Beta-Teilchen schneller als die Lichtgeschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit) im Material bewegt, erzeugt es eine Stoßwelle elektromagnetischer Strahlung, die als Cherenkov-Strahlung bekannt ist .
Betastrahlung ionisiert Materie schwächer als Alphastrahlung . Andererseits sind die Bereiche der Beta-Partikel länger und hängen stark von der anfänglichen kinetischen Energie der Partikel ab. Einige haben genug Energie, um Bedenken hinsichtlich der externen Exposition zu haben. Ein 1 MeV Beta-Partikel kann sich in der Luft ungefähr 3,5 Meter weit bewegen. Solche Beta-Partikel können in den Körper eindringen und Dosis an inneren Strukturen in der Nähe der Oberfläche abgeben. Daher ist eine stärkere Abschirmung als bei Alphastrahlung erforderlich.
Materialien mit niedriger Ordnungszahl Z eignen sich als Beta-Partikelschilde. Bei Materialien mit hohem Z die Bremsstrahlung(Sekundärstrahlung – Röntgenstrahlen) ist assoziiert. Diese Strahlung entsteht beim Verlangsamen von Beta-Partikeln, während sie sich in einem sehr dichten Medium fortbewegen. Schwere Kleidung, dicker Karton oder dünne Aluminiumplatte schützen vor Betastrahlung und verhindern die Erzeugung von Bremsstrahlung. Blei und Kunststoff werden üblicherweise zur Abschirmung von Betastrahlung verwendet. Strahlenschutzliteratur ist allgegenwärtig, wenn empfohlen wird, zuerst Kunststoff zu platzieren, um alle Beta-Partikel zu absorbieren, bevor eine Bleiabschirmung verwendet wird. Dieser Rat basiert auf der gut etablierten Theorie, dass Strahlungsverluste (Bremsstrahlungserzeugung) in Materialien mit höherer Atomzahl (Z) häufiger auftreten als in Materialien mit niedriger Z-Zahl.
Siehe auch mehr Theorie: Wechselwirkung von Beta-Strahlung mit Materie
Siehe auch Rechner: Beta-Aktivität zur Dosisleistung
Quelle: wikipedia.org
Bruchteil des Energieverlusts pro Strahlungslänge in Blei als
Funktion der Elektronen- oder Positronenenergie.Quelle: http://pdg.lbl.gov/
Grundmaterialien für die Abschirmung von Alpha- und Betateilchen.
