1、放射活性蛻變機制(續)貝他()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： PP-蛻變 +蛻變 電子捕獲蛻變核種若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+1D0-1e00電荷與核子守恆必須被遵守。符號代表微中子而代表其反粒子反微中子。例：6027Co 6028Ni0-1e00 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。蛻變的能量情形質能守恆：AZP AZ+1D0-1e00B 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
2、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 = MDQ 或 Q = MPMD 或Q=PD 以此例而言：6027Co 6028Ni0-1e00Q利用附錄D中的值Q = -61.651(-64.471) = 2.82 MeV對蛻變而言是可能的 MP MD (即Q = MPMD)任何超額能量Q會由三個蛻變產物分配。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。
3、這應該會產生固定能量的電子。 同樣精確的同一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
4、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 RadiationProtection, 2nd ed. New York: Wiley-Interscience, 1995.b蛻變產生三個產物，子代原子核、貝他粒子與反微中子。子代原子核由於質量大接受到的能量小至可忽略。 Q =能量被分配在貝他粒子與反微中子之間。依其方向性，粒子可以有介於0至Q之間
5、的任何能量。因此貝他粒子能譜是連續的 0 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.Turner的附錄D中60Co蛻變細節b 0.318 max (99.02%) 1.491 max (0.08%) 1.173 (99.98%) 1.332 (99.90%)+蛻變有富含過多質子的核種會以正電子(正子)射出來蛻變。這核種企圖藉由質子轉換成中子來增加N/Z比以獲得穩定性。 質子 中子正電子微中子AZP AZ-1D0+1e00b+蛻變能量狀態 b由原子核跳出：1 me損失 子代Z-1原子核必須放出一個軌道電子來平衡電荷：1 me損失淨結果為：MP MD2 m
6、eQ注意：兩電子質量必須在質-能計算中納入。b蛻變只有在母原子質量超過子原子質量兩個電子質量以上可能有能量產生。(20.000549 AMU或相等能量1.02 MeV)。MP MD2 me MP = MD2meQ Q = MPMD2me 或Qb+ =PD2me 例：2211Na 2210Ne01b00Q由附錄D：Q = -5.182(-8.025)1.022 = 1.821 MeV在核子醫學中的正子造影b+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(b+)蛻變不可能發生 (M
7、PMD EB時電子捕獲才有可能發生電子捕獲只有產生兩個反應產物(不像b-與b+蛻變)。MD與微中子共分能量以相同動量朝向相反方向運動。因為質量差異，(實際上無法偵測到)微中子帶有能量中的大部分。2211Na可以EC與b+途徑來蛻變影像已移除Fig. 3.11 in Turner.2210Ne8.82-8.0252211Na-5.182b+ 89.8%EC 10.2%2.602年b+：0.545 max(平均0.215)：0.511(180%,*), 1.275(100%), Ne x射線Qb+ = PD2 me = 1.821 MeVQEC = PDEB = 2.843 MeV加馬射線發射 能
8、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 99m43Tc00 99mTc半衰期 = 6小時 在核子醫學造影中使用其0.14 MeV的加馬射線內轉換 激核態的能量轉給軌道電子 電子脫離原子(K或L層)IC可替代原子核的加馬射出。IC係數= 分支率 Ee = E*EB 脫離的電子能量 = 激發能量電子束縛能 IC係數： 隨Z增加而增加 隨E*增加而減少IC在低激核態的重核種中較普遍。蛻變能量情形總結影像已移除表3.1 in Turner.蛻變圖練習4019Kb(89%)b：1.312 (max) EC (11%)：1.461 (11%) Ar x射線10
