Radioaktív izotópok

   Tankönyv Fizikusoknak  »  A röntgendiagnosztika alapjai  »  Röntgenforrások  »  Radioaktív izotópok

Röntgenforrásként olyan radioaktív izotópok is alkalmasak lehetnek, amelyek bomlásuk során röntgensugárzást bocsátanak ki. Az egyik ilyen jelenséget produkáló bomlás mód lehet, az ú. n. belső konverzió (angolul internal transition = IT), amely során a felszabaduló energiát nem egy gamma sugárzásként emittálódott foton viszi el az atommagból, hanem valamelyik belső elektronhéjon lévő elektron viszi el miközben távozik az atomi kötésből. Az így létrejött elektronhiányos állapot (vakancia) betöltődik egy nagyobb kvantumszámmal rendelkező elektronhéjon lévő elektronnal, amely folyamat során az atom teljes energiájának csökkenését egy karakterisztikus röntgenfoton visz el. A belső konverzió általában versenyez a gamma-sugárzással, elsősorban olyan átmeneteknél, amikor a gamma-átmenet valószínűsége valamely hátráltató körülmény (pl. nagy impulzusmomentum-változás) miatt első rendben tiltott. Másik konkurens lehetőség a többi izotóphoz „protonfelesleggel” rendelkező magok esetén az elektronbefogás (electron capture = EC), melynek során, a belső héjon lévő elektronok egyikét az atommag befogja, és egy protonnal kombinálódva neutron “keletkezik”, ezzel stabilizálva a magot.

 
A befogott elektron helyén képződött vakancia betöltődhet egy külső héjon lévő elektron legerjesztődésével. A folyamat során a leányelemre jellemző valamelyik karakterisztikus röntgenfoton emittálódik, aminek energiája attól függ, hogy a leányelem lehetséges elektronátmenetei közül melyik valósul meg.
Hasonlóan a fotoeffektus útján létrejövő legerjesztődésekhez az egyes röntgenátmenetek létrejöttét azok átmeneti valószínűsége határozza meg, aminek következtében a detektált röntgenspektrumokban az egyes karakterisztikus röntgenvonalak intenzitásának az aránya meghatározott értékkel rendelkezik.

 
2. Táblázat. Néhány röntgensugárzó radioizotóp.

 
Radioaktív anyagokat, mint röntgen sugárforrásokat elsősorban röntgen-fluoreszcencia analízisben szokták alkalmazni, amikor a bomlást követően a létrejött leányelem a rá jellemző karakterisztikus sugárzást emittálja. A röntgencsövekhez képest ez a sugárforrás azzal az előnyös tulajdonsággal bír, hogy kompakt, kis méretekben is előállítható, hordozható és csak néhány diszkrét energiaérték fordul elő a spektrumában (a leányelem karakterisztikus röntgenvonalai). A gerjesztés során létrejövő másodlagos röntgenspektrum mentes az intenzív fékezési spektrumtól, ami a röntgencsőből származó spektrumokban megfigyelhető. A hátránya viszont az, hogy a sugárforrást, a röntgencsövekkel ellentétben, nem lehet „kikapcsolni” ezért folyamatosan gondoskodni kell a megfelelő sugárvédelemről.