Кіріспе
Радиоактивті заттың ыдырауының схемасы - радиоактивті заттың ыдырауында болатын барлық ауысулардың және олардың өзара байланыстарының графикалық көрсетілімі. Мысалдар төменде көрсетілген. Кесу схемасын координаттар жүйесінде қарастыру пайдалы, мұнда тік ось - төменнен жоғарыға қарай өсетін энергия, ал көлденең ось - солдан оңға қарай өсетін протон саны. Жебелер сәулеленген бөлшектерді көрсетеді. Гамма сәулелері (тік жебелер) үшін гамма энергиясы; бета ыдырауы (мұсқал жебе) үшін максималды бета энергиясы беріледі.
The decay scheme of a radioactive substance is a graphical presentation of all the transitions occurring in a decay, and of their relationships. Examples are shown below. It is useful to think of the decay scheme as placed in a coordinate system, where the vertical axis is energy, increasing from bottom to top, and the horizontal axis is the proton number, increasing from left to right. The arrows indicate the emitted particles. For the gamma rays (vertical arrows), the gamma energies are given; for the beta decay (oblique arrow), the maximum beta energy.
Мысалдар
Бұл қатынастар өте күрделі болуы мүмкін; қарапайым жағдай мына жерде көрсетілген: радиоактивті кобальт изотопы кобальт 60 ыдырау схемасы. 60Co электронын (бета ыдырауы) 5,272 жыл жартылай ыдырауымен 60Ni-дің қозған күйіне шығарып ыдырайды, содан кейін екі гамма ыдырауы арқылы 60Ni-дің негізгі күйіне өте тез ыдырайды. Барлық белгілі ыдырау схемаларын изотоптар кестесінен табуға болады. Никель кобальттан оң жақта, өйткені оның протон саны (28) кобальттан (27) бір есе жоғары. Бета-бөліністе протон саны бірге көбейеді. Позитронның ыдырауы және альфа ыдырауы үшін (төменде қараңыз), көлбеу жебе оңнан солға қарай жүреді, өйткені бұл жағдайларда протон саны азаяды. Энергия сақталғандықтан және шығарылған бөлшектер энергияны алып кететіндіктен, жебелер ыдырау схемасында тек төмен қарай (тік немесе бұрышта) ғана жүре алады. Мұнда әлдеқайда күрделі схема көрсетілген: ядролық реакторда табиғи алтынды сәулелендіру арқылы алынатын 198Au нуклидінің ыдырауы. 198Au бета ыдырауы арқылы екі қозылған күйдің біріне немесе 198Hg сынап изотобының негізгі күйіне ыдырайды. Суретте сынап алтынның оң жағында орналасқан, өйткені алтынның атомдық саны 79, ал сынаптың атомдық саны 80. Қатты күйлер өте қысқа уақыттан кейін (2,5 және 23 с, т. б.) ыдырайды. 1 пикосекунда - секундының миллионнан бір бөлігі) негізгі күйге дейін. Эмоционалды ядролық күйлер әдетте өте қысқа өмір сүреді, бета-тазаланудан кейін бірден ыдырайды (жоғарыда қараңыз), ал оң жақта көрсетілген технотий изотобының эмоционалды күйі салыстырмалы түрде ұзақ өмір сүреді. Сондықтан оны "метастабильді" деп атайды (осыдан 99mTc-дегі "m"). Гамма ыдырау арқылы 6 сағаттық жартылай ыдырау мерзімімен негізгі күйге дейін ыдырады. Сол жақта альфа-тазалануы бар. Бұл 210 массалық саны бар Мари Кюри ашқан полоний элементінің ыдырауы. 210Po изотобы уран-радий ыдырауының соңғы мүшесі болып табылады; ол 138 күн жартылай ыдырауымен тұрақты қорғасын изотобына ыдырайды. Барлық жағдайда дерлік, ыдырау 5,305 МеВ альфа бөлшегінің сәуле шығаруы арқылы жүзеге асады. 100000-ның бір ғана жағдайында төмен энергиялы альфа бөлшегі пайда болады; бұл жағдайда ыдырау 206Pb-ның қозғайтын деңгейіне әкеледі, содан кейін гамма сәулелену арқылы негізгі күйге ыдырайды.
Nickel is to the right of cobalt, since its proton number (28) is higher by one than that of cobalt (27). In beta decay, the proton number increases by one. For a positron decay and also for an alpha decay (see below), the oblique arrow would go from right to left since in these cases, the proton number decreases. Since energy is conserved and since the particles emitted carry away energy, arrows can only go downward (vertically or at an angle) in a decay scheme. A somewhat more complicated scheme is shown here: the decay of the nuclide 198Au which can be produced by irradiating natural gold in a nuclear reactor. 198Au decays via beta decay to one of two excited states or to the ground state of the mercury isotope 198Hg. In the figure, mercury is to the right of gold, since the atomic number of gold is 79, that of mercury is 80. The excited states decay after very short times (2.5 and 23 ps, resp. ; 1 picosecond is a millionth of a millionth of a second) to the ground state. While excited nuclear states are usually very short lived, decaying almost immediately after a beta decay (see above), the excited state of the technetium isotope shown here to the right is comparatively long lived. It is therefore called "metastable" (hence the "m" in 99mTc ). It decays to the ground state via gamma decay with a half life of 6 hours. Here, to the left, we now have an alpha decay. It is the decay of the element Polonium discovered by Marie Curie, with mass number 210. The isotope 210Po is the penultimate member of the uranium radium decay series; it decays into a stable lead isotope with a half life of 138 days. In almost all cases, the decay is via the emission of an alpha particle of 5.305 MeV. Only in one case of 100000, an alpha particle of lower energy appears; in this case, the decay leads to an excited level of 206Pb, which then decays to the ground state via gamma radiation.
Таңдау ережелері
Альфа-бета және гамма сәулелері сақталу заңдылықтары (энергия, бұрыштық импульс, паритет) сақталған жағдайда ғана шығарылады. Бұл таңдау ережелеріне әкеледі. Гамма ыдыраудың қолданылуларын Гамма сәулеленудің көпполярлылығынан табуға болады. Мұндай ережені белгілі бір жағдайда талқылау үшін әр жағдай үшін бұрыштық импульс пен паритетті білу қажет. Суретте 60Co ыдырау схемасы көрсетіліп, әрбір күй үшін спиндер мен паритеттер берілген.