Conversión Interna
La conversión interna es otro proceso electromagnético que puede ocurrir en el núcleo y que compite con la emisión gamma. A veces, los campos eléctricos multipolares del núcleo, interactúan con los electrones orbitales, con energía suficiente para expulsarlos del átomo. Este proceso no es lo mismo que la emisión de un rayo gamma que golpea y extrae un electrón del átomo. Tampoco es lo mismo que el decaimiento beta, ya que el electrón emitido era previamente uno de los electrones orbitales, mientras que el electrón en la desintegración beta se produce por la desintegración de un neutrón.
Un ejemplo utilizado por Krane es el de 203Hg, que decae en 203Tl por emisión beta, dejando el 203Tl en un estado excitado electromagnéticamente. A continuación puede proseguir al estado fundamental, emitiendo un rayo gamma de 279,190 keV, o por conversión interna. En este caso, es más probable la conversión interna. Dado que el proceso de conversión interna, puede interactuar con cualquiera de los electrones orbitales, el resultado es un espectro de electrones de conversión interna, que se verán como superpuesto sobre el espectro de energía de los electrones de la emisión beta. El consumo energético de esta transición electromagnética, toma 279,190 keV, de modo que los electrones emitidos, tendrán esa energía menos su energía de unión en el átomo hijo 203Tl.
El diagrama anterior es, por supuesto, solo conceptual y no está a
escala, ya que el radio nuclear del talio se
modela para que sea aproximadamente 0,7x10-14 m y el radio del átomo es aproximadamente
1,76x10-10 m, un factor de aproximadamente ¡25.000 veces más
grande!. Y, por supuesto, las órbitas planetarias de los electrones no son
realistas, ya que las propiedades de onda de los electrones conducen a
distribuciones de carga que dan una probabilidad finita de que el electrón K
que se muestra arriba se extienda dentro del núcleo para que este pueda
interactuar con él y entregar su exceso de energía. Un examen de la distribución de electrones para el átomo más
simple, el hidrógeno, puede dar la perspectiva de que el electrón tiene una
probabilidad pequeña pero finita de extenderse al núcleo. En la tabla de
energías de enlace a continuación, puede ver que la energía de enlace del
electrón de la capa K es superior a 85.000 electron-voltios en comparación
con 13,6 eV para el electrón de hidrógeno, o más de 6.000 veces mayor.
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Emisión de electrones en el decaimiento Hg-203 a Tl-203, medido por A. H. Wapstra, et al., Physica 20, 169 (1954).
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A una resolución mas alta, se puede resolver la conversión interna de electrones de las capas L, M y N. Z. Sujkowski, Ark. Fys. 20, 243 (1961).
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A una resolución aún mayor, se pueden resolver las tres capas L. De C. J. Herrlander y R. L. Graham, Nucl. Phys. 58, 544 (1964).
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La resolución de la detección de electrones es lo suficientemente buena, que se pueden usar tales espectros de conversión interna de electrones, para estudiar las energías de enlace de los electrones en los átomos pesados. En este caso la energía de los electrones medidos, se debe restar de la energía de transición indicada en la emisión gamma, de 279,190 keV.
Energías de enlace para 203Tl |
K | 85,529 keV |
LI | 15,347 keV |
LII | 14,698 keV |
LIII | 12,657 keV |
M | 3,704 keV |
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Además de la información que proviene de los electrones de conversión interna sobre las energías de enlace de los electrones en el átomo hijo, las intensidades relativas de estos picos de electrones de conversión interna, puede dar información sobre el carácter multipolar eléctrico del núcleo.
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Índice
Referencia Krane Sec 10.6 |