Záření gama – mechanismus vzniku

Záření gama je vysoce energetické elektromagnetické záření vznikající při radioaktivních a jiných jaderných a subjaderných dějích. Je to druh ionizujícího záření. Do materiálů proniká lépe než záření alfa nebo záření beta, ale je méně ionizující.

Mechanismus vzniku záření

Fotoelektrický jev

Gama záření často vzniká spolu s alfa či beta zářením při radioaktivním rozpadu jader. Když jádro vyzáří částici $\alpha$ nebo $\beta$ , nové jádro může být v excitovaném stavu. Do nižšího energetického stavu může přejít gama záření vyzářením fotonu podobně jako elektron v obalu atomu vyzářením kvanta ultrafialového záření.

Příklad: $^{60}{\mbox{Co}}\rightarrow {^{60}{\mbox{Ni}}^{*}}+e^{-}+{\bar {\nu _{e}}}$

kde ${\bar {\nu _{e}}}$ značí elektronové antineutrino. Metastabilní nikl se pak rozpadá dál:

$^{60}{\mbox{Ni}}^{*}\rightarrow {^{60}{\mbox{Ni}}}+\gamma$

Zářiče

Většina radionuklidů jsou zářiče smíšené – buď $\alpha +\gamma$ nebo $\beta +\gamma$. Jen některé zářiče jsou čisté α či čisté $\beta$ – radioaktivní přeměna někdy nastává přímo na základní stav dceřiného jádra (tak je tomu např. u tritia $^{3}{\mbox{H}}$ nebo uhlíku $^{14}{\mbox{C}}$ ). Čisté zářiče γ však v přírodě neexistují, ale dají se připravit pomocí jaderné reakce v jaderných reaktorech. (Jsou využívány v oblasti nukleární medicíny).

Vnitřní konverze záření

Vnitřní konverze záření je proces, při kterém je zabráněno emisi fotonů $\gamma$ záření. Jejich energie je předána elektronům elektronového obalu a foton $\gamma$ zaniká. Předaná energie je využita na uvolnění elektronu a na kinetickou energii, s níž elektron opouští své místo. Tyto elektrony se nazývají konverzní elektrony. Na jeho původní místo okamžitě přeskakuje elektron z vyšší hladiny, což je doprovázeno emisí kvant rentgenového záření. I toto záření může podlehnout vnitřní konverzi, takto emitované elektrony se nazývají "Augerovy elektrony".

Proces vnitřní konverze

Konverzní koeficient

= je relativní pravděpodobnost vnitřní konverze vůči rozpadu $\gamma$, roste s $E\gamma$ a se $Z$ jádra.

$E\gamma =$ Energie gama záření

$Z=$ protonové číslo prvku = počet protonů v jádře

Izomerický přechod

Izomerický přechod je přechod metastabilní/excitované formy jádra v energeticky nižší nebo základní stav. Za určitých podmínek je časový úsek excitovaného stavu natolik dlouhý, že jádro jeví svou vlastní radioaktivitu $\gamma$. Na podkladě tohoto jevu lze získat čisté zářiče $\gamma$.

Izomerie jádra = atomy/jádra o stejném protonovém i neutronovém čísle lišící se energetickým stavem jádra.

Odkazy

Související články

• Záření gama – fyzikální povaha, oblast spektra
• Ionizující záření
• Záření alfa
• Záření beta
• Záření gama

Externí odkazy

• Záření gama (česká wikipedie)
• Záření gama (na serveru Fyzika v moderním lékařství))
• Radiobiologie (na serveru fbmi.sirdik.com)

Použitá literatura

• BENEŠ, Jiří, Pravoslav STRÁNSKÝ a František VÍTEK. Základy lékařské biofyziky. 2. vydání. Praha : Karolinum, 2007. 201 s. ISBN 978-80-246-1386-4.