電子俘獲

電子俘獲過程是，圍繞一不穩定原子核的軌道電子可被原子核俘獲，使原子序數為Z的原子轉換成原子序數為Z-1的另一原子，同時放出一中微子。這個過程的符號表示為 ：Z+e=(Z-1)+v。伴隨軌道電子俘獲的輻射光子譜中，包含有電荷消失（電子圓軌道消失）的光子譜和電子磁矩消失的光子譜。這些光子譜對於了解此過程中能量的釋放信息是很重要的。

基本介紹

• 中文名：電子俘獲
• 外文名：electron capture
• 表示：Z+e=(Z-1)+v
• 類型：電磁學,物理化學
• 別名：K電子俘獲、軌道電子俘獲
• 作用：了解能量的釋放信息

釋義

電子俘獲是β衰變的一種，是指原子核從核外電子殼層(通常是內層)中俘獲一個電子的過程。結果使核內一個質子變成中子(核的電荷數將因之減少1)，同時放出一個中微子。

由於K層電子離核最近，它們被核俘獲的機率比其他各層軌道電子的要高，因此軌道電子俘獲也常被稱為K電子俘獲。以β+衰變的核都能產生軌道電子俘獲。一般核的原子序數越高、半衰期越長、伴隨核衰變的核自旋變化越大，則發生軌道電子俘獲的機率越高。

原理及過程

原子核也可以通過俘獲和吸收殼層中子來降低中子-質子比。由於多數俘獲的電子來自K殼層，所以這個過程有時也稱為K-俘獲。在某些情況下也可能俘獲L或M殼層上的電子，但並不像俘獲K殼層上的那么頻繁。電子俘獲的過程如圖1所示。當負電子進入核內時，一個質子的正電荷就被抵消而轉變成一個中子，這樣就導致原子序數減1。由於質量數並沒有改變，所以電子俘獲也是同量異位轉變。電子俘獲常同正電子發射競爭下如果某種核素是正電子發射體，那么有些核將發射正電子，而另一些核將產生電子俘獲。兩種過程對於每種核素來說，都有它確定的比值。

圖1 電子俘獲的過程

在電子俘獲轉變中，輻射並不是直接從核中發射的，而是由於電子殼層內部變化引起的。產生電子俘獲時會在某個殼層中出現一個空位，而這個空位又會很快由位於較高能級的電子來填充。當電子下跳到K殼層上時，就要放出與兩個能級的結合能的差值相等的能量。從原子中發射的這種能量可以是標識x射線光子，也可以是俄歇電子。當填充K層空位的電子把放出的能量傳遞給另一個電子，並且把它從它的殼層上轟擊出來時，則產生俄歇電子。大多數俄歇電子的能量都比較小。

因為標識x射線光子的能量對在體研究來說是理想的，經歷電子俘獲的大多數放射性核素在核醫學中獲得套用。

套用

1、電子俘獲光存儲技術

未來大容量計算系統的存儲器必須具備存儲密度高、存儲速率快、壽命長三大特點。目前的三類光存儲器(ROM，WORM和RW)中，RW光碟雖存儲密度較高，但數據存取速率仍低於磁碟，並且仍然存在著熱誘導介質物理性能的退化對讀、寫、擦循環次數影響的問題，因而穩定性和壽命仍然有待提高。美國馬里蘭州正在Optex公司開發了一種新型的可控重寫光存儲介質即電子俘獲材料。與磁光型和相變型光存儲技術不同，電子俘獲光存儲是通過低能雷射去俘獲光碟特定斑點處的電子來實現存儲，它是一種高度局域化的光電子過程。理論上，它的讀、寫、擦循環不受介質物理性能退化的影響。通過實際測試，Optex公司宣布，最新開發的多層電子俘獲三維光碟樣品寫、讀、擦次數已達10⁸以上，且寫、讀、擦的速率快至納秒量級。並且，藉助於電子俘獲材料的固有線性，可以使存儲密度遠遠高於其他類型的光存儲介質。總而言之，電子俘獲光存儲技術具有很大潛力，可能滿足理想存儲的三點要求。

2、電子俘獲毒劑報警器

利用電子俘獲檢測原理製成的毒劑報警器。用於監測含磷毒劑。該儀器檢測室中的放射源(氫一3、鎳一63或鎇一241)使空氣分子電離，形成一定的電離電流。當吸入染有含磷毒劑的空氣時，毒劑分子俘獲電予使檢測室原有的電離電流減小。該電流的變化經處理後成為榆測報警信號。中國的FDB01、FDB01A毒劑報警器和工事用探頭式含磷毒劑報警器均屬此類報警器。

3、電子俘獲檢測器

電子俘獲檢測器(electron capture detector。ECD)是套用廣泛的一種具有選擇性、高靈敏度的濃度型檢測器。它的選擇性是指它只對含電負性元素(如鹵素、硫、磷、氮、氧)或基團的物質有回響，電負性越強，靈敏度越高；其高靈敏度表現在能測出10^-14 g/mL的電負性物質。在環境分析中，電子俘獲檢測器多用於分析含肉素的化合物，如多氯聯苯、有機氯農藥等。