intern omvandling

intern omvandling är en annan elektromagnetisk process som kan uppstå i kärnan och som konkurrerar med gammaemission. Ibland interagerar kärnans multipolelektriska fält med orbitala elektroner med tillräckligt med energi för att mata ut dem från atomen. Denna process är inte densamma som att emittera en gammastråle som slår en elektron ut ur atomen. Det är inte heller detsamma som betaförfall, eftersom den emitterade elektronen tidigare var en av orbitalelektronerna, medan elektronen i betaförfall produceras genom sönderfall av en neutron.

ett exempel som används av Krane är 203hg, som sönderfaller till 203tl genom betautsläpp, vilket lämnar 203tl i ett elektromagnetiskt exciterat tillstånd. Det kan gå vidare till marktillståndet genom att avge en 279.190 keV gammastråle eller genom intern omvandling. I detta fall är den interna omvandlingen mer sannolik. Eftersom den interna omvandlingsprocessen kan interagera med någon av orbitalelektronerna är resultatet ett spektrum av interna omvandlingselektroner som kommer att ses som överlagrade på beta-emissionens elektronenergispektrum. Energiutbytet för denna elektromagnetiska övergång kan tas som 279.190 keV, så de utstötta elektronerna kommer att ha den energin minus deras bindningsenergi i 203tl dotteratom.

diagrammet ovan är naturligtvis endast konceptuellt och inte att skala eftersom talliums kärnradie modelleras till ca 0, 7×10-14 m och atomens radie är ca 1.76×10-10m, en faktor på cirka 25 000 större! Och naturligtvis är elektronernas planetariska banor orealistiska eftersom elektronernas vågegenskaper leder till laddningsfördelningar som ger en begränsad sannolikhet att K-elektronen som visas ovan faktiskt kommer att sträcka sig inuti kärnan så att kärnan kan interagera med den och lämna bort sin överskottsenergi. En undersökning av elektronfördelningen för den enklaste atomen, väte, kan ge perspektivet att elektronen har en liten men ändlig sannolikhet att sträcka sig in i kärnan. Från tabellen över bindningsenergier nedan kan du se att bindningsenergin för K-shell-elektronen är över 85 000 elektronvolt jämfört med 13,6 eV för väteelektronen, eller över 6 000 gånger större.

Elektronutsläpp från Hg-203 till tl-203 sönderfall, mätt med A. H. Wapstra, et al., Fysik 20, 169 (1954).

upplösningen av elektrondetektionen är tillräckligt bra för att sådana interna omvandlingselektronspektra kan användas för att studera elektronernas bindningsenergier i tunga atomer. I detta fall kan de uppmätta elektronenergierna subtraheras från övergångsenergin som indikeras av gammautsläppet, 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

av dessa interna omvandlingselektrontoppar kan ge information om kärnans elektriska multipolkaraktär.