放射活性蜕变机制(续).DOC

放射活性蛻變機制(續) 貝他(β)蛻變：放射活性蛻變過程中原子核的電荷改變而核子數目未變。 貝他蛻變有三種形式： ?βPP-蛻變 ?β+蛻變 ?電子捕獲 β–蛻變 核種有過多的中子需要將一個中子轉換成質子以接近穩定線。 中子 → 質子＋負電子＋反微中子 AZP → AZ+1D＋0-1e＋00 電荷與核子守恆必須被遵守。 符號ν代表微中子﹐而代表其反粒子﹐反微中子。 例： 6027Co → 6028Ni＋0-1e＋00 60Co有太多中子須被穩定。 60Co的一個中子被轉為一個質子。 一個電子於原子核中產生並跳出。 β–蛻變的能量情形 質能守恆： AZP → AZ+1D＋0-1e＋00B β–蛻變是e-離開原子核 需要另一個e-填入軌道位置以平衡新的電荷(Z+1)。 在這反應中沒有淨所得或電子質量的損失。 對於e-遷移的能量-質量計算中並不需要其他附加物。 等式(由質量平衡的觀點) MP = MD＋Q 或 Q = MP–MD [或Qβ–=ΔP–ΔD ] 以此例而言：6027Co → 6028Ni＋0-1e＋00＋Q 利用附錄D中的Δ值 Q = -61.651–(-64.471) = 2.82 MeV 對β–蛻變而言是可能的﹐ MP MD (即Q = MP–MD) 任何超額能量Q會由三個蛻變產物分配。 β–蛻變的需求(或微中子是啥？？) 微中子非常小/不帶電荷且無質量/不與任何東西發生作用「Cosmic Gall」 John Updike, 1960 在19世紀早期：貝他蛻變的觀察困惑著研究人員。 ? 他們認為是在研究一個雙體蛻變過程。 ? 這應該會產生固定能量的電子。 ? 同樣精確的同一β?反應卻產生不同能量的電子。 ? 這顯示出是否能量可被毀損。 ? 這違背了能量守恆。 ? 跳出的電子與反跳原子核並未在一直線上運動。 ? 這違背了動量守恆。 加入微中子後： 「我做了一件可怕的事。我假設了一個無法偵測的粒子。」 Wolfgang Pauli, 1930 ? 為了解釋違背動量與質量守恆的問題，Pauli創造」微中子﹐一個不帶電荷且無質量或很小卻能帶有能量與動量的粒子。 ? 實際上他所提出的名稱是中子」 (中子是在1932年才被發現) ? Enrico Fermi提出微中子的名稱：小的中性粒子 在1956年微中子首度被偵測到。 ? 需要精心製作的實驗偵檢器。 ? 微中子非常小但並非零質量。 ? 有何含意？ ? 微中子到處都有：太陽核融合、核反應器產生大量的微中子。 ? 每秒有十幾億的微中子穿過你的身體。 ? 在達光年厚度的鉛中只有少數的交互作用發生!!! ? 微中子質量在宇宙論中是個大議題。 能量Q如何分布？ 影像已移除 Fig 3.5 in Turner J. E. Atoms, Radiation, and Radiation Protection, 2nd ed. New York: Wiley-Interscience, 1995. (–蛻變產生三個產物，子代原子核、＋ 能量被分配在貝他粒子與反微中子之間。 ( Q 平均貝他粒子能量 ~ Q/3 貝他蛻變圖 影像已移除 Fig. 3.5 in [Turner]. β+蛻變AZP → AZ-1D＋01e＋00在核子醫學中的正子造影 (+是個正子﹐即電子的反粒子。 正子-電子互毀釋放出兩個相反方向的0.511 MeV光子。 這是正子斷腦斷層攝影(PET)的基礎。 電子捕獲 核種對穩定而言質子太多 正子發射((+)蛻變不可能發生 ｏ(MP–MD 1.022 MeV) 電子捕獲對原子核而言有與(+蛻變相同效果。 01e＋AZP → AZ-1D＋00ν 質子＋電子 → 中子＋微中子 一個軌道電子可被母原子核捕獲。 能量「耗費在」2211Na可以EC與(+途徑來蛻變 影像已移除 Fig. 3. in [Turner]. 2210Ne 8.82 -8.025 — — — 2211Na — -5.182 (+ 89.8% EC 10.2% 2.602年 (+：0.545 max(平均0.215) γ：0.511(180%,γ*), 1.275(100%), Ne x射線 Q(+ = ΔP–ΔD–2 me = 1.821 MeV QEC = ΔP–ΔD–EB = 2.843 MeV 加馬射線發射 能譜是離散的﹐可作為元素的特徵 許多蛻變模式可由激核態發射加馬射線 加馬射出對Z或A無任何改變= 異構過渡 介穩態 激核態通常在~ 10-10秒內蛻變 激核態有較長半衰期者稱為介穩 9942Mo → 99m43Tc＋00ν 99mTc半衰期 = 6小時 在核子醫學造影中使用其0.14 MeV的