Theorie der internen Umwandlung
Interne Umwandlung ist ein elektromagnetischer Prozess, bei dem ein angeregter Kernzustand durch die direkte Emission eines seiner Atomelektronen zerfällt . Interne Konversion konkurriert mit Gamma-Emission , aber in diesem Fall führen die elektromagnetischen Multipolfelder des Kerns nicht zur Emission eines Gammastrahls, sondern die Felder interagieren direkt mit Atomelektronen. Im Gegensatz zum Beta-Zerfall , der von einer schwachen Kraft gesteuert wird , wird das Elektron vom radioaktiven Atom emittiert, nicht aber vom Kern. Aus diesem Grund interne Konvertierung ist immer dann möglich, wenn Gamma-Zerfall möglich ist, außer wenn das Atom vollständig ionisiert ist.
Im quantenmechanischen Modell des Elektrons gibt es eine endliche Wahrscheinlichkeit , das Elektron im Kern zu finden. Während des internen Umwandlungsprozesses soll die Wellenfunktion des K-Schalen-Elektrons (des inneren Schalen-Elektrons) das Volumen des Atomkerns durchdringen. Es ist zu beachten, dass typische Kernradien in der Größenordnung von 10 bis 14 m liegen. In diesem Fall kann das Elektron an einen angeregten Kern koppeln und die Energie des Kernübergangs direkt ohne einen dazwischenliegenden Gammastrahl aufnehmen . Daher sind die meisten internen Konversionselektronen(ICE) stammen aus der K-Schale, da diese Elektronen die höchste Wahrscheinlichkeit haben, sich im Kern zu befinden. Die s-Zustände in den L-, M- und N-Schalen sind jedoch auch in der Lage, sich mit den Kernfeldern zu koppeln und ICE-Auswürfe aus diesen Schalen zu verursachen.
Die Energie der internen Konversionselektronen (ICE) ist die Übergangsenergie E- Übergang abzüglich der Bindungsenergie des Umlaufelektronen E b.e. , wie:
Beispielsweise ist 203 Hg ein beta-radioaktives Nuklid, das ein kontinuierliches Beta-Spektrum mit einer maximalen Energie von 214 keV erzeugt. Dieser Zerfall erzeugt einen angeregten Zustand des Tochterkerns 203 Tl, der dann sehr schnell (~ 10 –10 s) in seinen Grundzustand zerfällt und einen Gammastrahl mit einer Energie von 279,2 keV oder ein internes Konversionselektronen emittiert . Wenn wir ein Spektrum von Betateilchen analysieren, können wir das typische kontinuierliche Spektrum von Betateilchen sowie enge Peaks bei bestimmten Energien erkennen . Diese Peaks werden durch interne Konversionselektronen (ICE) erzeugt. Da die Bindungsenergie der K-Elektronen in 203Tl beträgt 85,5 keV, die K-Leitung hat eine Energie von:
T e (K) = 279,2 bis 85,5 = 194 keV
Aufgrund geringerer Bindungsenergien haben die L- und M-Linien höhere Energien. Da der interne Umwandlungsprozess mit jedem der Orbitalelektronen interagieren kann, ist das Ergebnis ein Spektrum von internen Umwandlungselektronen, das dem Elektronenenergiespektrum der Beta-Emission überlagert ist. Diese relativen Intensitäten dieser ICE-Peaks können Aufschluss über den elektrischen Multipolcharakter des Kerns und über den Zerfallsprozess geben.
Besondere Referenz: Kenneth S. Krane. Introductory Nuclear Physics, 3. Auflage, Wiley, 1987, ISBN 978-0471805533
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