5.9. Поправка на схему распада радионуклида

Схемой распада называется энергетическая диаграмма, изображающая последовательное состояние ядра при распаде с указанием типа излучения и его количественных характеристик при переходе из одного состояния в другое. Они строятся без соблюдения масштаба, так как все числовые характеристики распада приводятся непосредственно на схемах. Общая схема диаграммы распада приведена в приложении 2.

Верхняя горизонтальная линия на диаграмме обозначает наиболее высокое энергетическое состояние исходного ядра. На ней проставляется химический знак элемента "Э" и массовое число "а". Справа от символа элемента указывается период по­лураспада.

Линии, направленные влево, изображают излучения (альфа-частицы, К - захват орбитального электрона и излучение позитронов), вызывающие уменьшение заряда ядра, и переход элемента влево в периодической системе элементов. Линия, на­клоненная вправо, указывает на испускание отрицательной бе­та-частицы, в результате чего заряд увеличивается и элемент пе­ремещается вправо в периодической системе. Вертикальные линии изображают гамма-излучение. Буквенные обозначения введены для следующих типов распада: изомерный переход -И.П., захват орбитального электрона (Е - захват) - Е.З., само­произвольное (спонтанное) деление С.Д. Около каждой линии , характеризующей соответствующий переход, указывается энер­гия частицы или кванта в МэВ и вероятность перехода в %.

Если энергия гамма-кванта на схеме не указана, то ее зна­чение находится по разности энергетических уровней, между которыми происходит переход. Схемы перехода для любого изотопа приводится в справочной литературе.

П

(68)

оправка на схему распада определяется как отношение числа частиц или квантов данного вида _i к общему числу рас­падов, происходящих в ядре .

Значения поправок Р приводятся в справочных таблицах и на схемах распада радиоактивных изотопов в процентах про­тив каждого конкретного типа, излучения.

Существуют простые ( Р = 1 ) и сложные ( Р > 1 за счет конверсионных электронов ) схемы распада.

Так как активность определяется числом распадов, проис­ходящих в единицу времени, то введением поправки на схему распада учитывается число бета-частиц и конверсионных элек­тронов, испускаемых при одном акте распада. Так как у большинства радиоизотопов энергия конверсионных электро­нов не превышает 200 ÷ 300 кэВ, то они могут быть отсечены фильтрами - поглотителями толщиной ≈ 40 мг/см².

Рис.7. Схемы распада Ро²¹⁰ и Р³²

Наиболее распространенные схемы-распада:

1. Простой распад без последующего гамма-излучения. В этом случае поправка на схему распада равна

Рис.8. Схема распада Nа²²

Р = 1. В качестве примера приведены схемы распада полония-210 и фосфора-32 (рис.7).

Рис.9. Схема распада Мп54

2. Сложный электрон­ный или позитронный распад, сопровождающийся гамма-излучением или в некоторых случаях испусканием конвер-сионных электронов с оболо­чек К, L, М в результате че­го в непрерывном бета-спектре появляются моно­энергетические линии. По­правка на схему распада Р = 1 или Р > 1. В качестве примера приведена схема распада натрия-22 (рис. 8).

3. Электронный зах­ват с последующим испусканием характеристического рентге­новского излучения (а возможно, и гамма-излучения с электро­нами конверсии ). Поправка на схему распада Р = 1 и Р > 1.

В качестве примера приведена схема распада марганца-54 (рис.9).

4. Изомерный переход (И.П.), при котором наблюдается распад изомерных состояний ядра с образованием основного состоя­ния путем испускания гамма-квантов или электронов внутрен­ней конверсии. Поправка на схе­му распада Р = 1 или Р > 1. В ка­честве примера приведена схема распада теллура-127 (рис. 10).

Рис. 10. Схема распада Те127

5. Сложные разветвлённые схемы распада, при которых изо­топы распадаются несколькими пу­тями захват орбитального электрона, испускание нейтрона, спонтанное деление и пр.). По­правка на схему распада в этих случаях может быть весьма раз­лична.

В качестве примера сложной схемы распада приведена диаграмма распада изотопа йода-131 (рис. 11).

Большинство радиоактивных изотопов распадаются по простой схеме (Р = I ). К ним относятся: натрий-24. бром-82;83. стронций-89;90. иттрий-90;91 цирконий-95. ниобий-95. серебро-111. церий-141 и др.

По сложным схемам распадаются изотопы: кадмий-115 (р = 1,56) индий-115 (р = 1.56), йод-131 (р = 1,028), барий-140(р = 1,025), лантан-140 (р = 1.02) технеций-99 (р = 1,142) и др ..

Учитывая все рассмотренные факторы, совокупность ко­торых определяет общий поправочный коэффициент мето­дом фиксированного телесного угла можно определить абсо­лютную активность источника со средней точностью 5 - 10%.

Рис.11. Схема распада I¹³¹