مخطط الاضمحلال
مخطط تحلل المادة المشعة هو عرض بياني لجميع التحولات التي تحدث أثناء التحلل، والعلاقات فيما بينها. يتم عرض الأمثلة أدناه.
من المفيد أن نفكر في مخطط الاضمحلال كما هو موضوع في نظام إحداثيات، حيث يكون المحور الرأسي هو الطاقة، التي تتزايد من الأسفل إلى الأعلى، والمحور الأفقي هو عدد البروتونات، الذي يتزايد من اليسار إلى اليمين. [ بحاجة لمصدر ] تشير الأسهم إلى الجسيمات المنبعثة. بالنسبة لأشعة جاما (الأسهم الرأسية)، يتم إعطاء طاقات جاما؛ وبالنسبة لتحلل بيتا (السهم المائل)، يتم إعطاء أقصى طاقة بيتا.
أمثلة
يمكن أن تكون هذه العلاقات معقدة للغاية؛ تظهر هنا حالة بسيطة: مخطط اضمحلال نظير الكوبالت المشع الكوبالت-60 . [1] يتحلل الكوبالت -60 عن طريق انبعاث إلكترون ( اضمحلال بيتا ) بنصف عمر 5.272 سنة إلى حالة مثارة من النيكل -60 ، والتي تتحلل بعد ذلك بسرعة كبيرة إلى الحالة الأساسية من النيكل -60 ، عبر اضمحلالين جاما.
يمكن العثور على جميع مخططات الاضمحلال المعروفة في جدول النظائر ، [2] [3]
يقع النيكل على يمين الكوبالت، لأن عدد بروتوناته (28) أعلى بمقدار واحد من عدد بروتونات الكوبالت (27). في تحلل بيتا، يزداد عدد البروتونات بمقدار واحد. بالنسبة لتحلل البوزيترون وأيضًا لتحلل ألفا (انظر أدناه)، سيتجه السهم المائل من اليمين إلى اليسار لأنه في هذه الحالات، ينخفض عدد البروتونات.
نظرًا لأن الطاقة محفوظة ، ولأن الجسيمات المنبعثة تحمل الطاقة بعيدًا، فإن الأسهم لا يمكنها أن تتجه إلا إلى الأسفل (رأسيًا أو بزاوية) في مخطط الاضمحلال.
يظهر هنا مخطط أكثر تعقيدًا إلى حد ما: تحلل نواة 198 Au [4] والتي يمكن إنتاجها عن طريق تشعيع الذهب الطبيعي في مفاعل نووي . يتحلل 198 Au عبر تحلل بيتا إلى إحدى الحالتين المثارتين أو إلى الحالة الأساسية لنظير الزئبق 198 Hg . في الشكل، يقع الزئبق على يمين الذهب، نظرًا لأن العدد الذري للذهب هو 79، فإن العدد الذري للزئبق هو 80. تتحلل الحالات المثارة بعد أوقات قصيرة جدًا (2.5 و 23 ps، على التوالي؛ 1 بيكو ثانية هي جزء من مليون من مليون من الثانية) إلى الحالة الأساسية.
في حين أن الحالات النووية المثارة تكون قصيرة العمر عادةً، حيث تتحلل فورًا تقريبًا بعد تحلل بيتا (انظر أعلاه)، فإن الحالة المثارة لنظير التكنيشيوم الموضح هنا على اليمين طويلة العمر نسبيًا. لذلك يُطلق عليه " غير مستقر " (ومن هنا "m" في 99m Tc [5] ). يتحلل إلى الحالة الأساسية عبر تحلل جاما بنصف عمر 6 ساعات.
هنا، على اليسار، لدينا الآن اضمحلال ألفا . وهو اضمحلال عنصر البولونيوم [6] الذي اكتشفته ماري كوري ، ذو العدد الكتلي 210. النظير 210 Po هو العضو قبل الأخير في سلسلة اضمحلال اليورانيوم والراديوم ؛ فهو يتحلل إلى نظير رصاص مستقر بنصف عمر 138 يومًا. في جميع الحالات تقريبًا، يكون الاضمحلال عن طريق انبعاث جسيم ألفا بقوة 5.305 ميجا إلكترون فولت . في حالة واحدة فقط من 100000، يظهر جسيم ألفا ذو طاقة أقل؛ في هذه الحالة، يؤدي الاضمحلال إلى مستوى مثار من الرصاص 206 ، والذي يتحلل بعد ذلك إلى الحالة الأساسية عن طريق إشعاع جاما.
قواعد الاختيار
لا يمكن انبعاث أشعة ألفا وبيتا وجاما إلا إذا تم الالتزام بقوانين الحفاظ (الطاقة، الزخم الزاوي، التكافؤ). وهذا يؤدي إلى ما يسمى بقواعد الاختيار .
يمكن العثور على تطبيقات تحلل جاما في تعدد أقطاب إشعاع جاما . لمناقشة مثل هذه القاعدة في حالة معينة، من الضروري معرفة الزخم الزاوي والتكافؤ لكل حالة. يوضح الشكل مخطط تحلل 60 Co مرة أخرى، مع إعطاء الدورات والتكافؤات لكل حالة.
مراجع
- ^ KHLieser Einführung في die Kernchemie (1991) S.223، Abb. (7-22)؛ ردمك 3-527-28329-3
- ^ CM Lederer، JM Hollander، I. Perlman: جدول النظائر، Wiley (1968)
- ^ ie.lbl.gov/toi/
- ^ KHLieser, Nuclear and Radiochemistry (2001), p.61, Fig 5.12; ISBN 3-527-30317-0
- ^ H.Krieger، Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes (2007)، S.117، الشكل 3.15؛ ردمك 978-3-8351-0199-9
- ^ KHLieser, Nuclear and Radiochemistry (2001), p.52, Fig 5.4; ISBN 3-527-30317-0
