Conversión interna

La conversión interna es otro proceso electromagnético que puede ocurrir en el núcleo y que compite con la emisión gamma. A veces, los campos eléctricos multipolares del núcleo interactúan con electrones orbitales con suficiente energía para expulsarlos del átomo. Este proceso no es lo mismo que emitir un rayo gamma que expulsa un electrón del átomo. Tampoco es lo mismo que la desintegración beta, ya que el electrón emitido anteriormente era uno de los electrones orbitales, mientras que el electrón en desintegración beta se produce por la desintegración de un neutrón.

Un ejemplo utilizado por Krane es que de 203Hg, que decae a 203Tl por emisión beta, dejando el 203Tl en un electromagnéticamente estado excitado. Puede proceder al estado fundamental emitiendo un rayo gamma de 279,190 keV, o por conversión interna. En este caso la conversión interna es más probable. 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 de electrones de la emisión beta. El rendimiento de energía de esta transición electromagnética se puede tomar como 279,190 keV, por lo que los electrones expulsados tendrán esa energía menos su energía de enlace en el átomo hija de 203 tl.

El diagrama de arriba es, por supuesto, solo conceptual y no a escala, ya que el radio nuclear del talio se modela para ser de aproximadamente 0, 7×10-14 m y el radio del átomo es de aproximadamente 1.¡76×10-10m, un factor de aproximadamente 25,000 más grande! Y, por supuesto, las órbitas de tipo planetario de los electrones no son realistas, ya que las propiedades de onda de los electrones conducen a distribuciones de carga que dan una probabilidad finita de que el electrón K mostrado arriba se extienda dentro del núcleo para que el núcleo pueda interactuar con él y entregar su exceso de energía. Un examen de la distribución de electrones para el átomo más simple, el hidrógeno, puede dar la perspectiva de que el electrón tiene una probabilidad pequeña pero finita de extenderse hacia el núcleo. En la tabla de energías de unión a continuación, se puede ver que la energía de unión del electrón de la capa K es de más de 85.000 electrones voltios en comparación con 13,6 eV para el electrón de hidrógeno, o más de 6.000 veces mayor.

Emisiones de electrones de la desintegración de Hg – 203 a Tl-203, medidas por A. H. Wapstra, et al., Physica 20, 169 (1954).

En la resolución aún mayor, las tres L conchas pueden ser resueltos. De C. J. Herrlander y R. L. Graham, Nucl. Phys. 58, 544 (1964).

La resolución de la detección de electrones es lo suficientemente buena como para que tales espectros de electrones de conversión interna puedan usarse para estudiar las energías de unión de los electrones en átomos pesados. En este caso, las energías de electrones medidas se pueden restar de la energía de transición según lo indicado por la emisión gamma, 279,190 keV.

Binding energies for 203Tl K 85.529 keV LI 15.347 keV LII 14.698 keV LIII 12.657 keV M 3.704 keV

Además de la información de los electrones de conversión interna sobre las energías de unión de los electrones en el átomo hija, las intensidades relativas de estas conversiones internas los picos de electrones pueden dar información sobre el carácter eléctrico multipolar del núcleo.