¿Qué es la conversión interna? Definición

La conversión interna es un proceso electromagnético, por el cual un estado excitado nuclear decae por la emisión directa de uno de sus electrones atómicos. La conversión interna compite con la emisión gamma. Dosimetría de radiación

Conversión interna

Conversión interna - ICE más barrena
Conversión interna seguida de emisión de electrones Auger.

La conversión interna es un proceso electromagnético, por el cual un estado excitado nuclear decae por la emisión directa de uno de sus electrones atómicos . La conversión interna compite con la emisión gamma , pero en este caso los campos multipolares electromagnéticos del núcleo no producen la emisión de un rayo gamma, sino que los campos interactúan directamente con los electrones atómicos. A diferencia de la desintegración beta , que se rige por una fuerza débil , el electrón se emite desde el átomo radiactivo, pero no desde el núcleo. Por esta razón, la conversión interna es posible siempre que sea posible la desintegración gamma, excepto en el caso en que el átomo esté completamente ionizado.

Tenga en cuenta que los electrones de alta energía resultantes de la conversión interna no se denominan partículas beta, ya que estas últimas provienen de la desintegración beta, donde se crean recientemente en el proceso de desintegración nuclear.

Como se puede ver, si un núcleo se desintegra a través de la conversión interna , los números atómicos y en masa del núcleo hijo siguen siendo los mismos, pero el núcleo hijo formará un estado de energía diferente del mismo elemento. Esto es muy similar a la desintegración gamma, pero en este caso, no se emiten rayos gamma desde un núcleo excitado.

Dado que el proceso deja una vacante en el nivel de energía de los electrones del cual proviene el electrón, los electrones externos del átomo caen en cascada para llenar los niveles atómicos más bajos, y generalmente se emiten uno o más rayos X característicos . A veces, los rayos X pueden interactuar con otro electrón orbital, que puede ser expulsado del átomo. Este segundo electrón expulsado se llama un electrón Auger . Esto es muy similar a la captura de electrones , pero en caso de captura de electrones, un núcleo cambia su número atómico. Como resultado, el átomo emite electrones primarios de alta energía, rayos X característicos o electrones Auger secundarios, ninguno de los cuales se origina en ese núcleo.

Teoría de la conversión interna

En el modelo mecánico cuántico del electrón, existe una probabilidad finita de encontrar el electrón dentro del núcleo. Durante el proceso de conversión interna, se dice que la función de onda del electrón de capa K (electrón de capa interna) penetra el volumen del núcleo atómico. Tenga en cuenta que los radios nucleares típicos son del orden de 10-14 m. En este caso, el electrón puede acoplarse a un núcleo excitado y tomar la energía de la transición nuclear directamente, sin un rayo gamma intermedio . Por lo tanto, la mayoría de los electrones de conversión interna(ICE) provienen de la capa K, ya que estos electrones tienen la mayor probabilidad de estar dentro del núcleo. Sin embargo, los estados s en las capas L, M y N también pueden acoplarse a los campos nucleares y causar expulsiones de ICE de esas capas.

La energía del electrón de conversión interna (ICE) es la energía de transición , transición E , menos la energía de unión del electrón orbital, E b.e. , como:

Por ejemplo, 203 Hg es un nucleido radioactivo beta, que produce un espectro beta continuo con una energía máxima de 214 keV. Esta desintegración produce un estado excitado del núcleo hija 203 T1, que luego se desintegra muy rápidamente (~ 10-10 s) a su estado fundamental emitiendo un rayo gamma de energía 279.2 keV o un electrón de conversión interno . Si analizamos un espectro de partículas beta, podemos ver el espectro continuo típico de partículas beta, así como picos estrechos a energías específicas . Estos picos son producidos por electrones de conversión interna (ICE). Desde la energía de unión de los electrones K en 203Tl asciende a 85,5 keV, la línea K tiene una energía de:

e (K) = 279.2 – 85.5 = 194 keV

Debido a las menores energías de unión, las líneas L y M tienen energías más altas. Dado que el proceso de conversión interna puede interactuar con cualquiera de los electrones orbitales, el resultado es un espectro de electrones de conversión interna que se verá superpuesto al espectro de energía electrónica de la emisión beta. Estas intensidades relativas de estos picos de ICE pueden proporcionar información sobre el carácter multipolar eléctrico del núcleo y sobre el proceso de descomposición.

 

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