原子核跃迁

M3
原子核由激发态退激到基态， 有时需要接连发射几个辐射，称为
317.88 99.89% 7.5 1550.1 0.11% 12.9
4+ E2 2+

.5 32 13
2505.8 % .98 99
级联辐射。
级联辐射的发射几率与两个 光子的发射角度有关的现象，称为-
1332.5
跃迁（一）
一． 跃迁的一般性质 二．同质异能跃迁
三．内转换电子
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一．跃迁的一般性质
原子核通过发射光子从激发态跃迁到较低能态的过程，
称为跃迁，也称为衰变。
射线与x射线的比较：
都是波长很短的电磁波； 具有干涉、衍射等波动性； 又是一种粒子流， 光子； 产生的方式不同； 能量范围不同。
1 A×93%× 1+
=
ln2 1×10 6g 1 ×6.02×1023mol 1×93%× = 2.66×106s 1 × 1 + 0.11933 30.07×3.1558×107s 137g/mol
思 考 题
原子核69Zn处于能量为436keV的同核异能态时，试求放射γ光子后的反冲动ERγ 核放射内转换电子后的反冲能ERe。若69Zn处于高激发态时，可能发射中子，试 求发射能量为436keV中子后的反冲能（已知K层电子的结合能为9.7keV） 解：放射γ光子后的反冲动能
k = 0.0976, 系数分别为：
K =5.66, L M = 0.260 L
）
解：内转换系数， =k +L +M 已知 k = 0.0976,
K =5.66, L M = 0.260 L
故有
α=0.11933
N = N + Ne 1 1 = Ne 1+ N
发射γ光子数占发射γ光子和内转化电子数之和的比例为 每秒发射出γ光子数为：
= e +
式中λγ和λe分别为γ光子和内转换电子的跃迁概率。 定义：内转换系数，
e Ne = N
原子各壳层也有相应的内转换系数，
K = NK
总内转换系数为，
N
L = NL
N
M = NM
N

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=K +L +M +...
三．内转换电子
原子核退激的平均寿命：
234
们的电荷数都是91，质量数都是234。
.22 23491 mPa ,1 92 m 234U 234 90Th 234Pa .7 , 6 h 234U 92 91

60
二．同质异能跃迁
质量数和电荷数完全相同，但处在长寿命的激发态上的核素，称
衰变能转变为原子核和光子的动能， Ei E Ef
E0 = ER + E
原子核获得的反冲动能很小，光子动能，
E = Ei E f = h
假定子核只发射一个，由动量守恒，核反冲动量，
h c
由此可得子核的反冲动能，
1 2 ER = mRvR = 2
1 (h)2 E0 2 mR 2 2 = 2mRc2 2 mRc
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光子的特点：
光子的静止质量为零，动质量为，
光子的动量为，
E c
源自文库
h c
P
h h = mc = = c
光子的自旋为1，遵循玻色统计，是玻色子； 光子不带电荷； 光子在物质中的穿透能力很强。
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一．跃迁的一般性质
衰变能：为衰变前后能级能量之差， E0 = Ei Ef
4+ E2 2+

.5 32 13
2505.8 % .98 99
以直接发生β衰变，甚至可以发
Q =2823.63±0.11 keV 0+
60 28
E2 0
生α衰变。
61
Ni
三．内转换电子
原子核从激发态到较低能态或基态的跃迁，除发射γ光子外，还 可以通过发射电子来完成，研究表明这种电子通常不是来自原子
Ee = E W
式中，Eγ是跃迁的能量；W是相应壳层电子的结合能， 对于不同壳层的内转换电子的能量有：
EK = E WK
EL = E WL EM = E WM
实验上测得某一壳层的内转换电子的能量后，加上该壳层的电子结合能， 即得γ跃迁的能量。
63
三．内转换电子
原子核退激时，内转换效应与发射光子是竞争过程。 核激发态总的跃迁几率为，
Q =2823.63±0.11 keV 0+
E2 0
60 28
角关联。
59
Ni
二．同质异能跃迁
原子核的激发态寿命都是相当短的，典型值在10 12sec以下.也有的核激 发态寿命很长，甚至达数年。 通常将寿命比较长的核激发态称为同质异能态。同质异能态的跃迁称为 同质异能跃迁。现在人们常把同核异能态理解为寿命可测量的激发态。
=
1

=
1 1 = e + (1+)
γ光子和内转换电子的跃迁概率λγ可以写作：
1 = (1+)
通过上式可以将理论值与实验值比较，确定跃迁类型。
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三．内转换电子
例：试计算1μg重的137Cs每秒放出多少个γ光子，（已知137Cs的半衰期 为30.07a，β衰变至子核激发态的分之比为93％，子核γ跃迁的内转换
核，而是来自原子的电子壳层，即核跃迁时可以把核的激发能直
接交给核外电子，使电子从原子中电离的现象，称为内转换。
内转换过程放出来的电子称为内转换电子
通过原子核的电磁场与壳层电子相互作用，
直接把核的激发能交给壳层电子，形成内转换。
内转换过程不产生光子。
Te / MeV
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三．内转换电子
内转换电子的动能，
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一．跃迁的一般性质
放射性活度为1Ci的60Co每秒发生3.7×1010次核衰变：放出3.7×1010个 粒 子(E = 317.9keV)和2×3.7×1010个光子(E=1332.5, 1173.2keV)。
10.5 m 5.27 a 2+ 5+
60 27
Co
59 0 .2 73 11 % .87 99
为同质异能素，用AmX表示。
10.5 m 5.27 a 2+ 5+
60 27
Co
59 0 .2 73 11 % .87 99
处于同核异能态的原子核，和处 于一般激发态的原子核一样，可 以通过γ跃迁或发射内转换电子 退激到基态。有些同核异能态可
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