Le Schéma de désintégration d'une substance radioactive est une représentation graphique de toutes les transitions dans cette désintégration, et de leur relations. Ces relations peuvent être assez compliquées; ici, un cas simple est montré : le schéma de désintégration d'un isotope radioactif de cobalt, le 60Co.

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  • Le Schéma de désintégration d'une substance radioactive est une représentation graphique de toutes les transitions dans cette désintégration, et de leur relations. Ces relations peuvent être assez compliquées; ici, un cas simple est montré : le schéma de désintégration d'un isotope radioactif de cobalt, le 60Co. Cet isotope se désintègre en émettant un électron (radioactivité β) avec une demi-vie de 5,27 années dans un état excité de 60Ni, et celui-ci retombe très vite à son état fondamental, en émettant deux photons gamma. Dans un cas sur 1000, l'électron est éjecté avec une énergie qui intègre celle du premier rayon gamma, et seul le second est ensuite émis.On peut s'imaginer que le schéma soit placé dans un système de coordonnées, où l'axe des y est l'énergie, augmentant de bas en haut, et l'axe des x est le numéro atomique (nombre de protons), augmentant de gauche à droite. Les flèches indiquent les particules émises. Pour les transitions gamma (flèches verticales) les énergies gamma sont indiquées; pour les transitions bêta (flèches obliques), les énergies maximum sont données.Le nickel est à droite du cobalt, car il compte davantage de protons (28) que le cobalt (27). Dans une désintégration bêta-, le numéro atomique augmente d'une unité. Pour une désintégration positronique ainsi que pour une désintégration alpha (voir ci-dessous), la flèche oblique irait de droite à gauche, parce que, dans ces cas, le numéro atomique décroît.Parce que l'énergie est conservée et parce que les particules émises sont énergétiques, les flèches vont toujours de haut en bas dans un schéma de désintégration.Ici à gauche, on voit un schéma un peu plus complexe : la désintégration de l'isotope 198Au qui peut être produit en irradiant de l'or dans un réacteur nucléaire. 198Au se désintègre par désintégration bêta vers un de deux états excités ou vers l'état fondamental de l'isotope 198Hg du mercure. Dans la figure, le mercure est à la droite de l'or, parce que le nombre de protons de l'or est 79, et celui du mercure est 80. Les états excités retombent très rapidement (en 2,5 et 23 picosecondes, respectivement) vers l'état fondamental.En général, les états excités des noyaux ont une vie moyenne très brève, et se désexcitent presque instantanément après une désintégration bêta par transition gamma (voir ci-dessus). En revanche, l'état excité de l'isotope de technétium montré ici à droite a une demi-vie assez longue. C'est pourquoi on l'appelle "métastable" (indiqué par le "m" de 99mTc). Il retombe à l'état fondamental par transition (ou désexcitation) gamma avec une demi-vie de 6 heures.Ici à gauche le cas d'une désintégration alpha. C'est la désintégration du polonium avec le nombre de masse 210, découvert par Marie Curie. L'isotope 210Po appartient à la chaîne de désintégration uranium-radium ; le résultat de cette désintégration est un isotope stable du plomb ; sa demi-vie est de 138 jours. Dans presque tous les cas, la désintégration se fait par émission d'une particule alpha de 5,305 MeV. Dans un cas par 100 000, elle se fait par une particule alpha d'énergie plus basse, aboutissant à un état excité du 206Pb, et ce dernier retombe à l'état fondamental par désexcitation gamma.On peut utiliser le schéma de désintégration pour représenter une famille radioactive complète, par exemple à droite celle de l'uranium-235. Dans ce cas, le schéma est généralement simplifié, et par exemple omet les rayonnements gamma par désexcitation, ce qui peut conduire à croire faussement qu'il n'y a pas de rayonnement gamma émis dans la chaîne alors que ce type de rayonnement accompagne une grande partie des désintégrations alpha.Portail de la physique Portail de la physique
  • The decay scheme of a radioactive substance is a graphical presentation of all the transitions occurring in a decay, and of their relationships.
  • Unter dem Zerfallsschema eines radioaktiven Atomkerns versteht man eine graphische Darstellung der Energiezusammenhänge beim Zerfall, die manchmal recht kompliziert sein können. Ein einfaches Beispiel, der Zerfall des radioaktiven Cobalt-Isotops 60Co, ist hier zu sehen. 60Co zerfällt unter Emission eines Elektrons (Betazerfall) mit einer Halbwertszeit von 5,26 Jahren in einen angeregten Zustand von 60Ni, der über zwei Gammaübergänge sehr rasch zum Grundzustand gelangt.Es ist sinnvoll, sich das Bild in einem Koordinatensystem vorzustellen, wo auf der Abszisse die Kernladungszahl und auf der Ordinate die Energie der Kernzustände aufgetragen ist. Die Pfeile bezeichnen die emittierten (=ausgesandten) Teilchen; vertikale Pfeile bedeuten Gammaübergänge, der schräge Pfeil einen Betaübergang. Beim Gammaübergang ist die Gammaenergie angegeben, beim Betazerfall die Maximalenergie der emittierten Elektronen. Gammastrahlung wird meistens nach einem Betazerfall emittiert, sie entsteht dabei fast unmittelbar nach dem Betazerfall (Ausnahme s. u.).Nickel steht rechts neben Cobalt, weil die Kernladungszahl von Nickel um 1 größer ist als die von Cobalt: die Kernladungszahl wächst beim Betazerfall um 1. Bei einem Positronenzerfall, bei dem die Kernladungszahl abnimmt, würde der schräge Pfeil von rechts nach links verlaufen, ebenso bei einem Alphazerfall (s. u.).Da Energie eine Erhaltungsgröße ist und beim Kernzerfall energetische Teilchen wegfliegen, können Pfeile nur (vertikal oder schräg) von oben nach unten verlaufen.Ein etwas komplizierteres Zerfallsschema ist das des Gold-Isotops 198Au, das man durch Neutronen-Bestrahlung von natürlichem Gold im Kernreaktor erhält. 198Au zerfällt durch Betazerfall zu angeregten Zuständen (oder zum Grundzustand) des Quecksilberisotops 198Hg. Im Bild steht Quecksilber rechts neben Gold, weil Gold die Kernladungszahl 79 hat, Quecksilber die Kernladungszahl 80. Die angeregten Zustände zerfallen nach sehr kurzer Zeit (2,5 bzw. 23 ps; 1 Pikosekunde ist ein Billionstel einer Sekunde) ebenfalls zum Grundzustand.Während angeregte Kernzustände meist sehr kurzlebig sind und nur als Nachfolge eines Betazerfalls (s. o.) auftreten, ist der angeregte Zustand des hier rechts gezeigten Technetium-Isotops „metastabil“ (daher das „m“ in 99mTc), d. h., relativ langlebig. Er zerfällt mittels Gammastrahlung mit einer Halbwertszeit von 6 Stunden. Hier ist nun links ein Alphazerfall gezeigt, und zwar der des von Marie Curie entdeckten Elements Polonium mit der Massenzahl 210. Das Isotop 210Po ist das vorletzte Glied der Uran-Radium-Zerfallsreihe; es zerfällt mit einer Halbwertszeit von 138 Tagen zu einem stabilen Blei-Isotop. In fast allen Fällen erfolgt der Zerfall über Emission einer Alphastrahlung von 5,305 MeV. Nur in einem von 100.000 Fällen erscheint ein Alphateilchen von niedrigerer Energie; der Zerfall führt zu einem angeregten Zustand des 206Pb, der wieder über Gammastrahlung zum Grundzustand führt. Ein Zerfallsschema kann auch wesentlich komplizierter ausfallen als die hier gezeigten. 20 oder mehr mögliche Zustände (Ebenen) mit einer Vielzahl von möglichen Übergängen sind keine Seltenheit. Die ausgesandte Gammastrahlung bildet dann ein Spektrum mit entsprechend vielen verschiedenen Energien (Spektrallinien).
  • El esquema de desintegración de una sustancia radiactiva es una representación gráfica de todas las transiciones que ocurren durante su decaimiento, y de sus interrelaciones.
  • 壊変図式(かいへんずしき、Decay scheme)とは放射壊変の推移とそれらの関係を図示したものである。壊変図式には、一番上に初期状態の核種(元素記号とその左上に質量数、左下に陽子数)が書かれ、その付近に半減期が、更に崩壊モードが特殊な核種(電子捕獲など)はに崩壊モードが書かれている。上から階層的になっており、一番下が最終状態である。初期状態から最終状態への遷移は矢印によって表され、その矢印は放射線の種類およびエネルギー、崩壊後の遷移先である励起状態とその遷移確率が明記されている。その各励起状態を表す横線の左端にはスピンパリティが、右端には状態エネルギーが書かれているものもある。
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  • Le Schéma de désintégration d'une substance radioactive est une représentation graphique de toutes les transitions dans cette désintégration, et de leur relations. Ces relations peuvent être assez compliquées; ici, un cas simple est montré : le schéma de désintégration d'un isotope radioactif de cobalt, le 60Co.
  • The decay scheme of a radioactive substance is a graphical presentation of all the transitions occurring in a decay, and of their relationships.
  • El esquema de desintegración de una sustancia radiactiva es una representación gráfica de todas las transiciones que ocurren durante su decaimiento, y de sus interrelaciones.
  • 壊変図式(かいへんずしき、Decay scheme)とは放射壊変の推移とそれらの関係を図示したものである。壊変図式には、一番上に初期状態の核種(元素記号とその左上に質量数、左下に陽子数)が書かれ、その付近に半減期が、更に崩壊モードが特殊な核種(電子捕獲など)はに崩壊モードが書かれている。上から階層的になっており、一番下が最終状態である。初期状態から最終状態への遷移は矢印によって表され、その矢印は放射線の種類およびエネルギー、崩壊後の遷移先である励起状態とその遷移確率が明記されている。その各励起状態を表す横線の左端にはスピンパリティが、右端には状態エネルギーが書かれているものもある。
  • Unter dem Zerfallsschema eines radioaktiven Atomkerns versteht man eine graphische Darstellung der Energiezusammenhänge beim Zerfall, die manchmal recht kompliziert sein können. Ein einfaches Beispiel, der Zerfall des radioaktiven Cobalt-Isotops 60Co, ist hier zu sehen.
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  • Schéma de désintégration
  • Decay scheme
  • Esquema de desintegración
  • Schemat rozpadu
  • Zerfallsschema
  • 壊変図式
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