Возбуждение при радиоактивном распаде

В процессе ядерной реакции электронного захвата, заряд ядра уменьшается на одну единицу, т.к. происходит захват орбитального электрона, наиболее часто К-электрона. Получившийся в результате атом, имеет то же число орбитальных электронов, но процесс захвата создал вакансию в одной из внутренних оболочек. Когда в последствии вакансия заполняется, генерируется рентгеновское излучение, которое является характеристикой образовавшегося элемента. Реакция может привести как к заполнению основного состояния полученного ядра, так и возбужденного. Таким образом, характеристическое рентгеновское излучение может сопровождаться гамма излучением, образовавшемся при последующей релаксации ядра. [4]

Внутренняя конверсия – это другой ядерный процесс, который может привести к генерированию характеристического рентгеновского излучения. Как определялось в этой главе ранее, внутренняя конверсия приводит к испусканию атомом орбитального электрона, вслед за этим образуется вакансия. Снова это К-электроны, которые быстрее конвертируют, и поэтому на спектре характеристического рентгеновского излучения излучение К-серии наиболее выпуклое. Т.к. при снятии возбуждения ядерного состояния гамма излучение всегда конкурирующий процесс для внутренней конверсии, радиоизотопные источники такого типа обычно излучают гамма кванты вдобавок к характеристическому рентгеновскому излучению. Конверсионные электроны могут также приводить к измеряемому непрерывному тормозному излучению, особенно если их энергия высока.

В табл. 13.2, некоторые примеры даны для радиоизотопов, для которых свойственен электронный захват или внутренняя конверсия, они являются потенциальными источниками характеристического рентгеновского излучения. Во всех этих примерах выход высокоэнергетических гамма квантов при ядерных переходах является значительным по сравнению с выходом характеристического рентгеновского излучения. Если требуется чистый источник рентгеновского излучения, свободного от нежелательной примеси гамма излучения, то должен быть выбран радиоизотоп, который при реакции электронного захвата сразу напрямую перейдет в основное состояние дочернего ядра. Табл. 1.4 дает несколько примеров для низкоэнергетического диапазона. Из нее, ⁵⁵Fe наиболее широко применяется, т.к. он обладает наиболее удобным периодом полураспада и высокой удельной активностью. Это практически чистый источник марганцевого рентгеновского излучения K-серии с энергией 5, 9 кэВ, а внутреннее тормозное излучение, связанное с электронным захватом, очень слабое.

Самопоглощение это значительная техническая проблема при изготовлении радиоизотопных источников рентгеновского излучения. Т.к толщина радиоизотопного депозита возрастает, то рентгеновский поток выходящий с поверхности приближается к предельному значению. Оно определяется только атомами около поверхности, которые дают вклад в излучение фотонов, покинувших вещество. Число излучающих атомов в пределах данной поверхностной протяженности депозита максимизируется благодаря увеличению удельной активности радиоизотопа. А свободные от носителя образцы демонстрируют максимально достигаемую источником интенсивность на единицу площади.