2) электронов (+)
3) фотонов
4) ядер атомов гелия
β−-излучение представляет собой поток электронов, испускаемых ядрами радионуклидов при β−-распаде. Внутри ядра нейтрон превращается в протон с образованием электрона и электронного антинейтрино: n → p + e− + ν̅e. Электрон, покидающий ядро с высокой кинетической энергией, и является β−-частицей. Знак + в тестовом задании обозначает правильный вариант, а не положительный электрический заряд электрона.
Электроны β−-излучения вызывают преимущественно ионизацию и возбуждение атомов вещества при прохождении через ткани. По сравнению с α-частицами они обладают меньшей линейной плотностью ионизации, но большей проникающей способностью; пробег в биологических тканях обычно составляет от миллиметров до нескольких сантиметров и зависит от энергии распада. Это свойство используется в радионуклидной терапии, например при лечении дифференцированного рака щитовидной железы радиоактивным йодом-131, а также в паллиативной терапии костных метастазов.
β−-распад следует отличать от β+-распада: при β+-распаде испускается позитрон, то есть античастица электрона с положительным зарядом, а протон превращается в нейтрон. Фотоны относятся к электромагнитному излучению и не имеют массы покоя и электрического заряда, тогда как α-частицы являются ядрами гелия-4. Таким образом, вид излучения определяется природой испускаемой частицы и механизмом ядерного превращения.
| Вид излучения | Физическая природа | Электрический заряд | Механизм образования | Особенности взаимодействия с тканями |
|---|---|---|---|---|
| β− | Электрон | −1 | Превращение нейтрона в протон | Умеренная ионизация, ограниченный пробег, применимо для радионуклидной терапии |
| β+ | Позитрон | +1 | Превращение протона в нейтрон | После аннигиляции образуются два фотона по 511 кэВ; используется в ПЭТ |
| α | Ядро гелия-4 | +2 | Испускание двух протонов и двух нейтронов | Очень высокая линейная плотность ионизации и крайне малый пробег |
| γ | Фотон электромагнитного излучения | 0 | Переход возбужденного ядра в состояние с меньшей энергией | Высокая проникающая способность, внешнее дистанционное облучение |
| Рентгеновское излучение | Фотон электромагнитного излучения | 0 | Торможение электронов или переходы электронов атомной оболочки | Глубокое проникновение, энергия зависит от источника и режима генерации |
| Нейтронное излучение | Свободные нейтроны | 0 | Ядерные реакции или деление ядер | Косвенная ионизация через ядерные взаимодействия, высокая биологическая эффективность |
Ключевым критерием распознавания β−-излучения является испускание отрицательно заряженного электрона при превращении нейтрона в протон. Спектр β−-частиц непрерывный, поскольку энергия распада распределяется между электроном и антинейтрино. В радиотерапии клиническое значение имеют максимальная энергия β-частиц, их средний пробег и распределение поглощённой дозы в ткани. Экранирование β−-источников обычно выполняют материалами с низким атомным номером, например пластмассой или органическим стеклом, чтобы уменьшить образование тормозного рентгеновского излучения.