正电子发射
正电子发射,又称β+衰变,是一种放射性衰变的方式,属于β衰变的一種。在这种衰变反应中,一个质子转化成中子,同时释放出一个正电子和一个电中微子。[1]
正电子发射的同位素
编辑能发生正电子发射而放出正电子的同位素有碳-11、钾-40、氮-13、氧-15、氟-18和碘-121等。例如,以下的方程式表示了从碳-11到硼-11的正电子发射,同时放出正电子和電子微中子:
发射机理
编辑质子和中子是由更小的基本粒子夸克构成的。最常见的两种夸克是上夸克(带+2/3个元电荷)和下夸克(带-1/3个元电荷)。夸克三个一组结合起来就构成质子和中子。因此,带一个正电荷的质子由两个上夸克和一个下夸克构成。而不带电的中子由一个上夸克和两个下夸克构成。通过弱相互作用,上夸克还能改变味而转化成下夸克,这就会导致β辐射。正电子发射就是因为一个上夸克转化成下夸克而造成的。[2]
能发生正电子发射的原子核也可能发生电子俘获。对于低能量衰变,电子俘获在能量上占据2mec2 = 1.022 MeV的优势,因为终态少了一个电子而不是多了一个正电子。随着衰变的能量升高,分支系数也会升高。然而,如果能量的差别小于2mec2,正电子发射将不能发生,此时只有电子俘获能进行。特定的同位素(例如鈹-7,7
Be
)在银河宇宙射线中是稳定的,因为电子被射线电离,此时的衰变能量对于正电子发射太少了。
应用
编辑这些同位素可用于一种称作正电子发射断层扫描的医学影像技术。注意放出的能量取决于衰变的同位素种类,0.96 MeV的数据只适用于同位素碳-11的衰变。在质量更大的同位素中,质子转换成中子产生的能量小于2me,因此不会自发地进行正电子发射。
用于断层扫描的半衰期很短的正电子发射同位素11
C
、13
N
、15
O
和18
F
通常由天然核反应或人工用质子轰击富集的靶获得。[3][4]
参考资料
编辑- ^ The University of North Carolina at Chapel Hill. Nuclear Chemistry. [2012-06-14]. (原始内容存档于2019-02-24).
- ^ How it works:Positron emission (PDF). [2012-06-14]. (原始内容存档 (PDF)于2013-02-08).
- ^ Positron Emission Tomography Imaging at the University of British Columbia (页面存档备份,存于互联网档案馆) (accessed 11 May 2012)
- ^ K. W. D. Ledingham et al., High power laser production of short-lived isotopes for positron emission tomography, Journal of Physics D: Applied Physics Volume 37 Number 16, 2004, 2341 doi:10.1088/0022-3727/37/16/019 (accessed 11 May 2012)
外部链接
编辑- The LIVEChart of Nuclides - IAEA with filter on β+ decay