На его формирование

Поскольку при β -распаде из ядра вылетает не одна частица, а две, то важна не только полная энергия, высвобождающаяся при распаде, но и распределение этой энергии. Так как ядро имеет значительную массу по сравнению с электроном (позитроном) и антинейтрино (нейтрино), то вся энергия уносится этими двумя частицами. Распределение энергий между ними носит вероятностный характер, вследствие чего кинетическая энергия электрона (позитрона) Е_е может принимать значения от нуля до максимально возможной Е _макс, которая практически равна энергии распада и нередко называется верхней границей β -спектра. Экспериментально установлено, что верхняя граница совпадает с разностью значений энергий материнского и дочернего ядер. При β -распаде, сопровождающемся γ -излучением, полная энергия распада распределяется между тремя компонентами – названными выше частицами и γ ‑ квантом.

Таким образом, спектр электронов (позитронов) и нейтрино (антинейтрино) при β -распаде представляет собой непрерывное распределение по энергии и имеет форму, показанную на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Энергетический спектр электронов β -распада

Для описания спектра β -излучения кроме максимальной энергии (Е _max), вводят понятия средней энергии () и наиболее вероятной энергии (Е _р) β -спектра.

Максимальной энергией Е _max β -спектра или β -распада называют энергию, при которой вся энергия β -распада уносится β -частицей, а энергия нейтрино (антинейтрино) равна нулю. Так как вероятность β -распада по такой схеме очень мала (так же как и вылет β -частиц с нулевой энергией), то точное практическое определение данной величины является очень сложной физико-инженерной задачей. Поэтому эту энергию либо определяют расчетным путем, либо с некоторой точностью по экспериментально измеренным спектрам, где максимальная энергия β -распада соответствует пересечению линии β -спектра с осью энергии. Также для определения этой точки применяются различные виды аппроксимации спектра и нахождения пересечения полученных функций с осью энергии. Максимальная энергия β -распада является однозначной характеристикой радионуклида и наиболее часто приводится в справочной литературе.

Средняя энергия электронов в спектре составляет примерно , энергия Е _р соответствует максимальному значению вероятности распределения электронов по энергии в β -спектре.

Рис. 3.10. Влияние заряда частиц на форму β -спектра

При рассмотрении факторов, влияющих на β -спектр, необходимо иметь в виду, что β -спектр искажается кулоновским полем атома, которое складывается из поля ядра и поля электронных оболочек. Влияние кулоновских сил сводится к тому, что вылетевшие электроны тормозятся, а позитроны ускоряются кулоновским полем ядра, что приводит к изменению формы их спектров. Искажение, вносимое в β -спектр кулоновским полем атома, особенно существенно в низкоэнергетической области спектра, т.е. для частиц c малой энергией. При этом центр тяжести кривой распределения смещается в сторону малых энергий для электронов и больших энергий для позитронов (рис. 3.10). Это смещение тем больше, чем больше заряд ядра.