Радиоактивность. Левин М.Н - 18 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

18
когда ядра - продукты образуются в возбужденных состояниях .
Возбуждение ядра может сниматься излучением одного или нескольких γ-
квантов, испускаемых каскадно. Возбужденные ядра образуются при
различных превращениях , в частности после α - или -β-распада . После α -
распада обычно испускаются γ - кванты невысокой энергии (Е
γ
< 0,5 МэВ ), что
связано с малой прозрачностью потенциального барьера ядра для α - частиц с
малой энергией . Энергия γ-квантов, испускаемых после β - распада , достигает
2,5 МэВ , поскольку вероятность β - распада имеет более слабую зависимость от
энергии, чем вероятность α - распада . Гамма-излучение обусловлено
взаимодействием отдельных нуклонов ядра с электромагнитным полем . Тем не
менее γ - излучение - явление не внутринуклонное (как β - распад), а
внутриядерное. Свободный нуклон испустить или поглотить γ - квант не может
из-за совместного действия законов сохранения энергии и импульса. Внутри
ядра нуклон может испустить квант , передав при этом часть импульса другим
нуклонам.
Гамма-кванты - кванты электромагнитного излучения с более короткой
длиной волны , чем у рентгеновского излучения. Испускаемые ядрами γ-кванты
имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ . Времена жизни γ -
активных ядер обычно лежат в пределах 10
-7
10
-11
с. Время жизни γ - активных
ядер в возбужденных состояниях определяется свойствами данного уровня и
нижележащих уровней , на которые могут происходить переходы с испусканием
γ - квантов. Длительность γ -переходов резко возрастет с уменьшением их
энергии и с увеличением разности моментов исходного и конечного состояний
ядра. В ряде случаев эта длительность существенно превышает 10
-10
10
-9
с, то
есть наряду с основным состоянием данного стабильного или радиоактивного
ядра может относительно долго (иногда годы ) существовать его
метастабильное возбужденное (изомерное) состояние.
Внутренняя электронная конверсия, парная конверсия
Переход ядра из возбужденного в основное состояние может
осуществляться не только путем испускания γ-кванта, но и непосредственной
передачей энергии электронным оболочкам , в результате чего один из
электронов вылетает из атома. Такой процесс носит название внутренней
конверсии. Процесс внутренней конверсии - процесс конкурирующий с γ-
излучением . В процессе внутренней конверсии будут испускаться
моноэнергетические электроны , энергия которых будет определяться энергией
перехода и типом электронной оболочки:
Е
е
=Е - ε,
где Е - энергия перехода , Е
е
- энергия конверсионного электрона, ε -энергия
связи электрона на атомной оболочке.
С наибольшей вероятностью процесс внутренней конверсии идет на
электронах К - оболочки. Если энергия перехода меньше энергии связи
электрона К -оболочки, то конверсия идет на электронах L-оболочки и так
                                        18
к огда ядра - продук ты образую тся в              возбужденны х      состояни ях .
В озбуждени е ядра может сни маться и злучени ем одного и ли неск ольк и х γ-
к вантов, и спуск аемы х к аск адно. В озбужденны е ядра образую тся при
разли чны х превращ ени ях , в частности после α- и ли -β-распада. После α-
распада обы чно и спуск аю тся γ-к ванты невы сок ой энерги и (Е γ< 0,5 М эВ ), что
связано с малой прозрачностью потенци ального барьера ядра для α-части ц с
малой энерги ей . Э нерги я γ-к вантов, и спуск аемы х после β-распада, дости гает
2,5 М эВ , поск ольк у вероятностьβ- распада и меет болееслабую зави си мостьот
энерги и , чем вероятность α-распада. Гамма-и злучени е обусловлено
взаи модей стви ем отдельны х нук лонов ядра сэлек тромагни тны м полем. Т ем не
менее γ-и злучени е - явлени е не внутри нук лонное (к ак β-распад), а
внутри ядерное. Свободны й нук лон и спусти ть и ли поглоти ть γ-к вант не может
и з-за совместного дей стви я зак онов сох ранени я энерги и и и мпульса. В нутри
ядра нук лон может и спусти ть к вант, передав при этом часть и мпульса други м
нук лонам.
      Гамма-к ванты - к ванты элек тромагни тного и злучени я с более к оротк ой
дли ной волны , чем у рентгеновск ого и злучени я. И спуск аемы еядрами γ-к ванты
и мею т энерги ю от десятк ов к эВ до неск ольк и х М эВ . В ремена жи зни γ-
ак ти вны х ядер обы чно лежат в пределах 10-7 – 10-11 с. В ремяжи зни γ-ак ти вны х
ядер в возбужденны х состояни ях определяется свой ствами данного уровня и
ни жележащ и х уровней , на к оторы емогут прои сх оди тьперех оды си спуск ани ем
γ-к вантов. Д ли тельность γ-перех одов резк о возрастет с уменьш ени ем и х
энерги и и с увели чени ем разности моментов и сх одного и к онечного состояни й
ядра. В рядеслучаев эта дли тельностьсущ ественно превы ш ает 10-10 – 10-9 с, то
есть наряду с основны м состояни ем данного стаби льного и ли ради оак ти вного
ядра может относи тельно долго (и ногда годы ) сущ ествовать его
мет ас т абильн о е возбужденное(изо мерн о е) состояни е.

                Внут ре нняя эле кт ронная конве рсия, парная конве рсия
       Перех од ядра и з возбужденного в основное состояни е может
осущ ествляться не тольк о путем и спуск ани я γ-к ванта, но и непосредственной
передачей энерги и элек тронны м оболочк ам, в результате чего оди н и з
элек тронов вы летает и з атома. Т ак ой процесс носи т названи е в н ут рен н ей
к о н в ерс ии. Процесс внутренней к онверси и - процесс к онк ури рую щ и й с γ-
и злучени ем. В          процессе     внутренней к онверси и будут и спуск аться
моноэнергети ческ и е элек троны , энерги я к оторы х будет определяться энерги ей
перех ода и ти пом элек тронной оболочк и :
                                        Е е=Е - ε,
гдеЕ - энерги яперех ода, Е е - энерги як онверси онного элек трона, ε -энерги я
связи элек трона на атомной оболочк е.
      С наи больш ей вероятностью процесс внутренней к онверси и и дет на
элек тронах К -оболочк и . Е сли энерги я перех ода меньш е энерги и связи
элек трона К -оболочк и , то к онверси я и дет на элек тронах L-оболочк и и так