Схема распада из радиоактивного вещества представляет собой графическое представление всех переходов , происходящих в распаде, и их отношений. Примеры приведены ниже.
Полезно думать о схеме распада как о размещенной в системе координат, где вертикальная ось - энергия, возрастающая снизу вверх, а горизонтальная ось - это число протонов, увеличивающееся слева направо. Стрелками указаны испускаемые частицы. Для гамма-лучей (вертикальные стрелки) указаны энергии гамма-излучения; для бета-распада (наклонная стрелка) максимальная бета-энергия.
Примеры [ править ]
Эти отношения могут быть довольно сложными; простой случай показан здесь: схема распада радиоактивного кобальта изотоп кобальт-60 . [1] 60 Co распадается, испуская электрон ( бета - распад ) с периодом полураспада от 5.272 лет в возбужденном состоянии от 60 Ni, который затем затухает очень быстро в основное состояние 60 Ni, с помощью двух гамма - распадов.
Все известные схемы распада можно найти в Таблице изотопов ., [2] [3]
Никель находится справа от кобальта, поскольку 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 сохраняется, и поскольку испускаемые частицы уносят энергию, стрелки могут идти только вниз (вертикально или под углом) в схеме распада.
Здесь показана несколько более сложная схема: распад нуклида 198 Au [4], который можно получить при облучении природного золота в ядерном реакторе . 198 Au распадается посредством бета-распада до одного из двух возбужденных состояний или до основного состояния изотопа ртути 198 Hg. На рисунке ртуть находится справа от золота, так как атомный номер золота 79, а ртуть 80. Возбужденные состояния распадаются за очень короткое время (2,5 и 23 пс соответственно; 1 пикосекунда составляет миллионную долю миллионную долю секунды) в основное состояние.
В то время как возбужденные состояния ядра обычно очень недолговечны, распадаясь почти сразу после бета-распада (см. Выше), возбужденное состояние изотопа технеция, показанное здесь справа, является сравнительно долгоживущим. Поэтому он называется « метастабильным » (отсюда и «m» в 99m Tc [5] ). Он распадается до основного состояния через гамма-распад с периодом полураспада 6 часов.
Здесь, слева, у нас теперь есть альфа-распад . Это распад элемента полония [6], открытого Марией Кюри , с массовым числом 210. Изотоп 210 Po является предпоследним членом ряда распадов урана и радия ; он распадается на стабильный изотоп свинца с периодом полураспада 138 дней. Почти во всех случаях распад происходит через испускание альфа-частицы с энергией 5,305 МэВ . Только в одном случае 100000 появляется альфа-частица меньшей энергии; в этом случае распад приводит к возбужденному уровню 206 Pb, который затем распадается на основное состояние с помощью гамма-излучения.
Правила выбора [ править ]
Альфа-бета- и гамма-лучи могут испускаться только при соблюдении законов сохранения (энергии, углового момента, четности). Это приводит к так называемым правилам отбора .
Приложения для гамма-распада можно найти в многополярности гамма-излучения . Чтобы обсудить такое правило в конкретном случае, необходимо знать угловой момент и четность для каждого состояния. На рисунке снова показана схема распада 60 Co со спинами и четностями, заданными для каждого состояния.
Ссылки [ править ]
- ^ KHLieser Einführung в фильеры Kernchemie (1991) S.223 АВВ. (7-22); ISBN 3-527-28329-3
- ^ CM Lederer, JM Hollander, I. Perlman: Таблица изотопов, Wiley (1968)
- ^ ie.lbl.gov/toi/
- ^ KHLieser, Ядерная и радиохимии (2001), с.61, рис 5,12; ISBN 3-527-30317-0
- ^ Х. Кригер, Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes (2007), S.117, рис. 3.15; ISBN 978-3-8351-0199-9
- ^ KHLieser, Ядерная и радиохимии (2001), с.52, рис 5,4; ISBN 3-527-30317-0
