Схемы распада и энергетические спектры излучений

Одной из основных характеристик радионуклида является энергетический спектр испускаемых частиц или фотонов. Энергетическое распределение частиц является наиболее важным из всех других распределений как при решении фундаментальных задач ядерной физики - в изучении структуры ядра, так и при решении большинства прикладных задач - в дозиметрии, радиометрии, защите от излучений и др.

Спектр излучения, относящийся к одному переходу между дискретными энергетическими уровнями, называют спектральной линией (или просто линией). Считаясь формально дискретным, такое излучение не является строго моноэнергетическим из-за конечной ширины энергетических уровней (D Е _сост в формуле (1.3)), между которыми осуществляется переход. Этот спектр излучения характеризуется некоторым средним значением энергии частиц  и распределением где dN(E_i) - число частиц с энергией в интервале от Е_i  до (E_i + dE_i), которое называют формой линии.

Форма спектральной линии характеризует излучение, относящееся к одному энергетическому переходу ядра (нуклида). Наряду с этим различают также спектр излучения нуклида или суммарный спектр излучения, относящийся ко всем переходам данного типа (b-спектр нуклида, фотонный спектр нуклида и     т. п.), и спектр излучения источника (суммарный спектр излучения данного типа, относящегося ко всем нуклидам, содержащимся в источнике: b-спектр источника, спектр фотонного излучения продуктов деления и т. п.).

Энергетические спектры принято различать по виду частиц, например, a-, b-спектры, спектры фотонов, спектры нейтронов и т. п. Спектр излучения реальных источников может существенно отличаться от спектра частиц, покидающих атомы (спектр эмиссии) вследствие взаимодействия излучения с материалом источника.

На рисунке 1.5 представлены принятые в справочной литературе обозначения схем распада со следующими обозначениями: A, Z - массовое и зарядовое числа материнского и дочернего ядер; *, m - соответственно возбужденное и метастабильное состояния ядра. При увеличении зарядового числа Z дочернего ядра новое состояние изображается правее исходного, при уменьшении Z – левее исходного. Дочерние ядра при a-распаде, позитронном распаде, электронном захвате и при делении могут существовать в возбужденном или метастабильном состоянии, как

Рис. 1.5. Основные ядерные излучения, сопровождающие распад ядра. Пунктирные стрелки - энергетические переходы без испускания частиц или фотонов

(А -4,Z-2)

a

f

е.с.

b^+

(А,Z-1)

Деление ядра (А 1, Z 1) (А 2, Z 2)

b^--распад

(A,Z)

b^-

a-α-распад

(А,Z+1) ^m

Ядерные превращения ядра (А,Z), входящие в понятие активности

(А -1,Z+1)

Испускание запаздывающего нейтрона

Ядерное фотонное излучение

n

g1

g3

g2

b^-

(А,Z+2)

Конверсия на атомной оболочке

(А,Z+1)

(А,Z+1)

е^-

е^+

Внутреннее рождение е^+е ^- пар

Электронный захват

Позитронный  распад

b^-

b^-

(А, Z +1)^*

g1

Распад из мета-стабиль-ного состояния

α

это показано для b-распада.