Встречающийся в природе гадолиний ( 64 Gd) состоит из 6 стабильных изотопов , 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd и 160 Gd, и 1 радиоизотопа , 152 Gd, причем 158 Gd является наиболее распространенным (24,84% природного ). изобилие ). Предсказанный двойной бета - распад 160 Gd никогда не наблюдался ; только нижний предел его периода полураспада более 1,3×10 21 года был установлен экспериментально.[3]
Были охарактеризованы тридцать радиоизотопов, из которых наиболее стабильным является альфа-распадающий 152 Gd (встречающийся в природе) с периодом полураспада 1,08×10 14 лет и 150 Gd с периодом полураспада 1,79×10 6 лет. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 74,7 лет. Большинство из них имеют период полураспада менее 24,6 секунды. Изотопы гадолиния имеют 10 метастабильных изомеров , наиболее стабильными из которых являются 143m Gd (t 1/2 = 110 секунд), 145m Gd (t 1/2 = 85 секунд) и 141m Gd (t 1/2 = 24,5 секунды).
Первичным режимом распада при атомном весе меньше, чем у наиболее распространенного стабильного изотопа 158 Gd, является электронный захват , а при более высоком атомном весе основным режимом является бета-распад . Первичными продуктами распада изотопов легче 158 Gd являются изотопы европия , а первичными продуктами распада более тяжелых изотопов — изотопы тербия .
Гадолиний-153 имеет период полураспада 240,4 ± 10 дней и испускает гамма-излучение с сильными пиками при 41 кэВ и 102 кэВ. Он используется в качестве источника гамма-излучения для рентгеновской абсорбциометрии и флуоресценции, для измерителей плотности костей для скрининга остеопороза и для радиометрического профилирования в портативной системе рентгеновской визуализации Lixiscope, также известной как Lixi Profiler. В ядерной медицине он служит для калибровки оборудования, необходимого, например , систем однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) для получения рентгеновских лучей . Это обеспечивает правильную работу машин для получения изображений распределения радиоизотопов внутри пациента. Этот изотоп производится в ядерном реакторе из европия .или обогащенный гадолинием. [4] Он также может обнаруживать потерю кальция в костях бедра и позвоночника, что позволяет диагностировать остеопороз. [5]
Гадолиний-148 был бы идеальным для радиоизотопных термоэлектрических генераторов из-за его 74-летнего периода полураспада, высокой плотности и доминирующего режима альфа-распада. Однако гадолиний-148 не может быть экономично синтезирован в количествах, достаточных для питания РИТЭГов. [6]