Внутренняя конверсия

Сплошной спектр энергий, полученный от источника бета излучения, не всегда имеет широкое применение. Например, если необходимо выполнить калибровку детектора электронов по энергии, то гораздо более удобно использовать моноэнергетический источник электронов. Ядерный процесс внутренней конверсии может быть источником конверсионных электронов, которые, за исключением некоторых обстоятельств, приближенно являются моноэнергетическими.

Процесс внутренней конверсии начинается с возбуждения ядра, которому предшествует процесс – часто бета распад исходного изотопа. Распространенный способ снятия возбуждения - через излучение гамма кванта. Для некоторых возбужденных состояний гамма излучение может быть запрещенным, и альтернатива внутренней конверсии становится очень важной. Здесь энергия ядерного возбуждения Е_ех напрямую передается одному из орбитальных электронов в атоме. Этот электрон получает энергию, равную

Е_е-=Е_ех-Е_b (1-5)

где Е_b – энергия связи электрона в исходной электронной оболочке.

Пример спектра конверсионных электронов изображен на рис. 1.2. Так как конверсионные электроны могут возникать из числа электронов с разных оболочек в атоме, единственный уровень ядерного возбуждения приводит к образованию нескольких групп электронов с разными энергиями. Спектр может быть довольно сложным в тех случаях, когда преобразуется более чем одно возбужденное состояние в ядре. Более того, энергетический спектр электронов может накладываться на сплошной спектр бета частиц исходного ядра, которые приводят к возбужденному состоянию. Несмотря на эти недостатки, конверсионные электроны единственный реализуемый на практике лабораторный источник моноэнергетических электронов с высоким диапазоном энергии от КэВ до МэВ. Несколько используемых радиоизотопных источников конверсионных электронов сведены в табл.1.2.

Оже-электроны

Оже-электроны приблизительный аналог внутренней конверсии электронов, в том случае если возбуждается атом, а не ядро. Предшествующий процесс (например, захват электрона) может оставить вакансию в заполненной электронной оболочке. Эта вакансия часто заполняется электроном с высших оболочек атома, процесс сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Как альтернатива, энергия возбуждения атома может быть передана одному из электронов на более высоких уровнях, если ее достаточно он вылетает из атома. Этот электрон называется Оже-электроном, его энергия это разница энергии исходного возбужденного состояния атома и энергии связи электрона с оболочкой, которую он покидает. Поэтому Оже-электроны образуют дискретный энергетический спектр, каждая линия спектра соответствует различным

Рис. 1.2 Спектр конверсионных электронов в ^113mIn, изомерный уровень 393 кэВ

группам электронов с различными начальными и конечными энергиями. Во всех случаях, что касается их энергии, то она ниже по сравнению с бета частицами или конверсионными электронами, в частности потому что испускание Оже-электрона возможно преимущественно только для элементов с малым атомным номером, т.к в атомах с ядрами данных элементов энергии связи электрона являются небольшими. Характерные Оже-электроны с начальной энергией в несколько КэВ являются резко выраженным предметом для самопоглощения внутри источника. Они легко останавливаются даже очень тонкими оболочками или входными окнами детекторов.