Схема распада - Decay scheme

В схема распада из радиоактивный субстанция - это графическое представление всех переходов, происходящих при распаде, и их взаимосвязей. Примеры приведены ниже.

Полезно представить схему распада в системе координат, где по оси ординат отложена энергия, возрастающая снизу вверх, а по оси абсцисс - число протонов, увеличивающееся слева направо. Стрелками указаны испускаемые частицы. Для гамма излучение (вертикальные стрелки) указаны гамма-энергии; для бета-распад (косая стрелка) максимальная бета-энергия.

Примеры

Схема распада 60Co

Эти отношения могут быть довольно сложными; Здесь показан простой случай: схема распада радиоактивного кобальт изотоп кобальт-60.[1] 60Со распадается, испуская электрон (бета-распад ) с период полураспада 5,272 года в возбужденное состояние из 60Ni, который затем очень быстро распадается до основного состояния 60Ni через два гамма-распада.

Все известные схемы распада можно найти в Таблица изотопов.,[2][3]

Никель находится справа от кобальта, так как его протонное число (28) на единицу больше, чем у кобальта (27). В бета-распаде число протонов увеличивается на единицу. Для распада позитрона, а также для альфа-распада (см. Ниже) наклонная стрелка будет идти справа налево, поскольку в этих случаях число протонов уменьшается.

Поскольку энергия консервированный а поскольку испускаемые частицы уносят энергию, стрелки могут идти только вниз (вертикально или под углом) в схеме распада.

Схема распада 198Au

Здесь показана несколько более сложная схема: распад нуклид 198Au [4] которые могут быть получены путем облучения натурального золота в ядерный реактор. 198Au распадается через бета-распад в одно из двух возбужденных состояний или в основное состояние Меркурий изотоп 198Hg. На рисунке ртуть находится справа от золота, так как атомный номер золота - 79, ртути - 80. Возбужденные состояния распадаются за очень короткое время (2,5 и 23 пс соответственно; 1 пикосекунда составляет миллионную долю секунды) в основное состояние.

Схема распада 99 мTc

Пока возбужденные состояния ядра обычно очень недолговечны, распадаясь почти сразу после бета-распада (см. выше), возбужденное состояние технеций изотоп, показанный здесь справа, сравнительно долгоживущий. Поэтому это называется "метастабильный "(отсюда и" м "в 99 мTc [5]). Он распадается до основного состояния через гамма-распад с периодом полураспада 6 часов.

Схема распада 210По

Здесь слева теперь есть альфа-распад. Это распад элемента Полоний [6] обнаружен Мари Кюри, с массовое число 210. изотоп 210По - предпоследний член уран-радиевогосерия распада; он распадается на конюшню вести -изотоп с периодом полураспада 138 дней. Почти во всех случаях распад происходит за счет испускания альфа-частицы 5,305 МэВ. Только в одном случае 100000 появляется альфа-частица меньшей энергии; в этом случае распад приводит к возбужденному уровню 206Pb, который затем распадается до основного состояния под действием гамма-излучения.

Правила отбора

60Co Decay, с отображением спинов и четностей

Альфа-бета- и гамма-лучи могут испускаться только при соблюдении законов сохранения (энергии, углового момента, четности). Это приводит к так называемому правила отбора.

Приложения для гамма-распада можно найти в Многополярность гамма-излучения. Чтобы обсудить такое правило в конкретном случае, необходимо знать угловой момент и четность для каждого состояния. На рисунке показан 60Снова схема совместного распада со спинами и четностями, указанными для каждого состояния.

Рекомендации

  1. ^ К. Х. Лизер Einführung in die Kernchemie (1991) S.223, Abb. (7-22); ISBN  3-527-28329-3
  2. ^ СМ. Ледерер, Дж.М. Холландер, И. Перлман: Таблица изотопов, Wiley (1968)
  3. ^ ie.lbl.gov/toi/
  4. ^ К. Х. Лизер, Ядерная и радиохимия (2001), стр.61, рис. 5.12; ISBN  3-527-30317-0
  5. ^ Х. Кригер, Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes (2007), S.117, рис. 3.15; ISBN  978-3-8351-0199-9
  6. ^ К. Х. Лизер, Ядерная и радиохимия (2001), стр. 52, рис. 5.4; ISBN  3-527-30317-0