التقاط الإلكترون هو ظاهرة يتم فيها التقاط أحد الإلكترونات المدارية بواسطة النواة، وبالتالي تحويل البروتون إلى نيوترون، كما يعتبر التقاط الإلكترون عملية بديلة لانحلال البوزيترون، قد تزيد النوى غير المستقرة المصابة بنقص النيوترونات من نسبة n / p لاكتساب الاستقرار عن طريق التقاط الإلكترون. على سبيل المثال يتحلل الصوديوم بنسبة 10 ٪ من الوقت عن طريق التقاط الكترون، لا تزال النواة الناتجة في حالة الإثارة وتطلق طاقتها الزائدة عن طريق انبعاث فوتون أشعة g. بشكل عام، يتبع انحلال الجاذبية انبعاث الجسيمات على الفور تقريبًا (أقل من 10 إلى 9 ثوانٍ).
أبرز طرق الانحلال الإشعاعي
- عسر جسيمات (الفا): النويدات المشعة ذات الأعداد الذرية العالية جدًا (أكبر من 82) تتحلل بشكل متكرر مع انبعاث الجسيم، كما يبدو أنه مع زيادة عدد البروتونات في النواة إلى ما بعد 82، تصبح قوى التنافر كولوم بين البروتونات كبيرة بما يكفي للتغلب على القوى النووية التي تربط النكليونات ببعضها البعض.
وهكذا تصدر النواة غير المستقرة جسيمًا مكونًا من بروتونين ونيوترونين. يسمى هذا الجسيم، الذي هو في الواقع نواة الهيليوم بالجسيم. ونتيجة للانحلال، يتم تقليل العدد الذري للنواة بمقدار 2 وعدد الكتلة هذه الطاقة، التي تعادل الفرق في الكتلة بين النواة الأصلية ونواة المنتج، كما تظهر كطاقة حركية للجسيم و الطاقة الحركية لنواة المنتج.
- تآكل الجسيمات (بيتا): تسمى عملية الاضمحلال الإشعاعي التي يصاحبها طرد إلكترون موجب أو سالب من النواة، انحلال بيتا، كما يُشار إلى الإلكترون السالب أو نيجاترون بالرمز b− والإلكترون الموجب أو البوزيترون يمثله b +، لا يوجد أي من هذه الجسيمات على هذا النحو داخل النواة ولكن يتم إنشاؤها في لحظة عملية الاضمحلال.
- انبعاث نيجاترون: النويدات المشعة التي تحتوي على عدد كبير من النيوترونات أو نسبة عالية من النيوترون إلى البروتون (n / p) تقع فوق منطقة الاستقرار، كما تميل هذه النوى إلى تقليل نسبة n / p لتحقيق الاستقرار، يتم تحقيق ذلك عن طريق إصدار إلكترون سالب ويعد الانبعاث المباشر للنيوترون لتقليل نسبة n / p غير شائع ويحدث مع بعض النوى الناتجة عن تفاعلات الانشطار.
كما يتم تقاسم الطاقة بين الجسيمات المنبعثة (بما في ذلك أشعة g إذا انبعثت من نواة الابنة) ونواة الارتداد، الطاقة الحركية التي تمتلكها نواة الارتداد لا تذكر بسبب كتلتها الأكبر بكثير مقارنة بالجزيئات المنبعثة. وبالتالي، فإن طاقة التفكك بأكملها تقريبًا تحملها الجسيمات المنبعثة، إذا كان هناك نوع واحد فقط من الجسيمات المعنية، فإن كل الجسيمات المنبعثة في مثل هذا التفكك سيكون لها نفس الطاقة مساوية، مما ينتج عنه طيف ذو خط حاد. ومع ذلك، فإن الطيف المرصود في اضمحلال بيتا مستمر، مما يشير إلى وجود أكثر من جسيم واحد ينبعث في هذه العملية.
- انبعاث البوزيترون: تحتوي النويدات البوزيترونية على عجز في النيوترونات ونسبها n / p أقل من تلك الموجودة في النوى المستقرة التي لها نفس العدد الذري أو عدد النيوترونات، لكي تحقق هذه النويدات الاستقرار، يجب أن يؤدي وضع الانحلال إلى زيادة نسبة n / p، أحد الأساليب الممكنة هو الانحلال لاشعة بيتا الذي يتضمن انبعاث إلكترون أو بوزيترون موجب.
أيضًا، يمكن إثبات أن الطاقة المنبعثة في عملية اضمحلال البوزيترون يتم الحصول عليها من خلال اختلاف الكتلة الذرية بين النويدات الأم والابنة ناقص والبوزيترون غير مستقر ويتحد في النهاية مع إلكترون آخر، مما ينتج عنه إبادة الجسيمات. ظاهرة إبادة البوزيترون والإلكترون لها فائدة عملية في علم الأشعة وتطوير التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني .
مفهوم الالتقاط الإلكتروني
يؤدي التحلل عن طريق التقاط الإلكترون إلى خلق ثقب فارغ في الغلاف المعني يتم ملؤه بعد ذلك بإلكترون مدار خارجي آخر، مما يؤدي إلى ظهور الأشعة السينية المميزة. هناك أيضًا انبعاث إلكترونات أوجيه وهي إلكترونات أحادية الطاقة تنتج عن امتصاص الذرة للأشعة السينية المميزة وإعادة انبعاث الطاقة في شكل إلكترونات مدارية مقذوفة من الذرة.
يمكن وصف العملية بشكل فظ على أنها تأثير كهروضوئي داخلي ناتج عن تفاعل الأشعة السينية المميزة لالتقاط الإلكترون مع نفس الذرة، اسم آخر للأشعة السينية المميزة الناتجة عن تفاعل الفوتونات مع الذرة هو الأشعة السينية الفلورية، كما تظهر الطاقة الزائدة التي تطلقها الذرة من خلال انتقال الإلكترون من مدار خارجي إلى مدار داخلي على شكل فوتونات (أشعة سينية فلورية) أو إلكترونات أوجيه.
التحويل الداخلي
انبعاث أشعة جاما من النواة هو أحد الأوضاع التي تترك فيها النواة في حالة متحمسة بعد التحول النووي للتخلص من الطاقة الزائدة. هناك آلية منافسة أخرى، تسمى التحويل الداخلي والتي من خلالها يمكن للنواة أن تفقد الطاقة. في هذه العملية، تنتقل الطاقة النووية الزائدة إلى أحد الإلكترونات المدارية والتي تُطرد بعد ذلك من الذرة.
كما يمكن تشبيه العملية بشكل فظ بالتأثير الكهروضوئي الداخلي، حيث يتفاعل شعاع g من النواة مع إلكترون مداري من نفس الذرة. الطاقة الحركية لإلكترون التحويل الداخلي تساوي الطاقة الصادرة عن النواة مطروحًا منها طاقة الارتباط للإلكترون المداري المعني.
كما نوقش في حالة التقاط الإلكترون، فإن طرد الإلكترون المداري عن طريق التحويل الداخلي سيخلق فراغًا في الغلاف المعني، مما يؤدي إلى إنتاج الفوتونات المميزة أو إلكترونات أوجيه.
