ESPECTRO DE RADIACIÓN BETA

 En el laboratorio se dispone de un espectrómetro beta que consta de las siguientes partes:

1	Una fuente radiactiva que emite electrones (P.ej. 204Tl ó 137Cs) .
2	Una abertura que selecciona los electrones emitidos, dejando pasar tan sólo aquellos emitidos en una determinada dirección en el plano horizontal.
3	Una región donde existe un campo magnético uniforme perpendicular al plano de la trayectoria de los electrones. Éstos, dependiendo de su velocidad (y por tanto, de su energía cinética), seguirán una trayectoria circular determinada dentro de ese campo.
4	El campo magnético se puede variar (cambiando la intensidad de corriente que pasa por las bobinas que lo generan. Existe una sonda que por efecto Hall nos permite conocer el valor del campo magnético.
5	Una abertura de salida colocada de tal manera que selecciona los electrones que han seguido una cierta trayectoria dentro de la región donde existe campo magnético y por tanto, seleccionando la energía cinética de éstos.
6	Un contador Geiger que detecta los electrones individuales que salen de la abertura de salida e inciden sobre él.

 Esto queda claro observando las siguientes fotografías:

 De acuerdo con los datos que conocemos de la muestra, podemos deducir la forma teórica de su espectro. Éste, a diferencia de un espectro alfa que era discreto, forma un contínuo, debido a que los electrones son emitidos junto a un antineutrino que se lleva una fracción variable de la energía. Por ejemplo, para el caso del ²⁰⁴Tl se puede generar el siguiente espectro simulado [Ojo, es un espectro en momentos, no en energía]. También hay que indicar que no se han incluido los factores de Fermi en el cálculo, por simplicidad.

 Para una muestra como el ¹³⁷Cs podemos simular igualmente su espectro de emisión. En este caso, además, mediante un método Monte Carlo (usando números aleatorios) se ha estudiado las trayectorias posibles que puede describir en nuestro espectrómetro los electrones hasta llegar a ser detectados en el tubo Geiger en función del campo magnético aplicado. En resumen, simulamos todo el proceso de generación y detección de los electrones.

 El resultado es el siguiente:

 Teniendo en cuenta el esquema de niveles del ¹³⁷Cs uno esperaría dos picos en el espectro:

 Pero, los electrones del ¹³⁷Cs de mayor energía, además de tener poca probabilidad (5.4%), están muy repartidos a lo largo del espectro (en comparación con los del otro pico). Por tanto, este pico no se observa.

 En realidad el pico de la derecha observado es debido a electrones de conversión interna que libera este isótopo. Recordemos antes de seguir en qué consisten los electrones de conversión interna (Núcleo* = Núcleo excitado):

 ¿Qué se observa en la práctica en este laboratorio? Dado el porcentaje de error con el que trabajamos en este montaje, el pico de los electrones de conversión interna, apenas es apreciable. Unos datos experimentales obtenidos con tiempos de adquisición altos nos ofrecen el siguiente perfil para este espectro beta:

 Se puede apreciar que este espectro experimental concuerda con lo esperado teóricamente, y sólo la falta de resolución del espectrómetro impide apreciar de un modo claro el pico de electrones de conversión interna que existe para un campo aplicado de unos 75 mT.

NOTA: Es interesante completar la visión de este espectro (correspondiente a la detección de los electrones emitidos por el ¹³⁷Cs), con la de los rayos gamma que se generan tras la desintegración beta de este isótopo, tal como se ha visto en la sección sobre espectros y detectores.