پرتو گامای حاصل از واپاشی هسته ای (Nuclear Gamma Decay)، در فیزیک (Physics)

انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :

پرتو گامای حاصل از واپاشی هسته ای (Nuclear Gamma Decay) :

پرتو گامای حاصل از واپاشی هسته ای (Nuclear Gamma Decay) یکی از مهم ترین منابع پرتو گاما در زمین است. این پدیده زمانی رخ می دهد که یک هسته اتم در حالت برانگیخته (با انرژی اضافی) قرار دارد و می خواهد به حالت پایه (با کمترین انرژی) بازگردد. این حالت برانگیخته معمولا پس از واپاشی آلفا یا بتا، یا پس از جذب یک نوترون توسط هسته، ایجاد می شود. هسته برانگیخته انرژی اضافی خود را با گسیل یک فوتون پرتو گاما (با انرژی مشخص و گسسته) آزاد می کند. این فرایند مشابه گسیل فوتون نور مرئی توسط یک اتم برانگیخته است، اما با انرژی بسیار بالاتر.

طیف های گسسته گاما: برخلاف طیف پیوسته تابش ترمزی در پرتو ایکس، پرتو گامای هسته ای دارای طیف خطی (گسسته) است. هر ایزوتوپ رادیواکتیو دارای یک الگوی منحصربه فرد از انرژی های گاما است که آن را مانند اثر انگشت شناسایی می کند. این ویژگی اساس طیف سنجی گاما برای شناسایی ایزوتوپ های ناشناخته است. برای مثال، کبالت-60 دو خط گاما با انرژی های 1.17 و 1.33 MeV دارد. سزیم-137 یک خط گاما در 662 keV دارد.

ایزومریسم هسته ای (Nuclear Isomerism): در برخی موارد، هسته می تواند برای مدت زمان قابل توجهی (از نانوثانیه تا سال ها) در حالت برانگیخته باقی بماند. به این حالت ها، ایزومر هسته ای می گویند. گسیل گاما از این حالت ها با تأخیر انجام می شود. معروف ترین مثال، تکنسیم-99m (Tc-99m) است که در پزشکی هسته ای کاربرد فراوان دارد. این ایزوتوپ با نیمه عمر 6 ساعت، یک پرتو گاما با انرژی 140 keV منتشر می کند.

کاربردها: 1. پزشکی هسته ای: Tc-99m در 80% از اسکن های پزشکی هسته ای استفاده می شود. به بیمار تزریق می شود و در اندام مورد نظر تجمع می یابد. پرتو گامای گسیل شده از آن توسط دوربین گاما (گاما کمرا) آشکارسازی می شود و تصویر عملکردی از اندام (مانند قلب، استخوان، تیروئید) تهیه می کند (سینتی گرافی). 2. صنعت: گیج های هسته ای برای اندازه گیری ضخامت، چگالی و سطح مواد از پرتو گامای ایزوتوپ های رادیواکتیو (مانند سزیم-137 و کبالت-60) استفاده می کنند. 3. رادیوگرافی صنعتی: ایریدیوم-192 و سلنیوم-75 منابع پرتو گاما برای عکس برداری از جوش ها و قطعات فلزی هستند. 4. طیف سنجی گاما: برای شناسایی و اندازه گیری ایزوتوپ های رادیواکتیو در نمونه های محیطی (خاک، آب، هوا)، مواد غذایی، و در بازرسی های هسته ای (پیمان منع جامع آزمایش های هسته ای).

ایمنی: کار با مواد گاما زا نیاز به رعایت دقیق اصول حفاظت در برابر اشعه دارد. از محافظ‌های سربی یا بتنی، دورکاری، و کاهش زمان مواجهه استفاده می شود. دزیمترهای شخصی (فیلم بج، TLD) برای اندازه گیری میزان دوز دریافتی پرسنل استفاده می شود.