Conversion Interne



La désexcitation du noyau par éjection d'électrons atomiques

La consersion interne est un mode de désexcitation d'un noyau qui concurrence l'émission d'un gamma. Elle survient après une désintégration radioactive, bêta ou alpha qui a laissé le noyau dans un état excité. La conversion interne est une émission de gamma dont le gamma disparait car il interagit avec un des électrons qui circule autour du noyau et auquel il transfère son énergie. Elle est aussi appelée pour cette raison conversion électronique.



Schéma d'une conversion interne
Un noyau excité émet un rayon gamma (a). Ce gamma interagit avec un des électrons les plus internes de l'atome (b, ici avec un électron de la couche K.L'électron est éjecté de l'atome et le gamma est qui est absorbé n'apparait pas. L'éjection de l'électron a causé un vide sur la couche interne. L'atome se réorganise : un électron plus externe, ici appartenant à la couche L) vient occuper la place de l'électron éjecté (c). Un rayon X est émis.
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L'électron éjecté hérite donc de l'énergie du gamma, mais il il doit s'arracher aux forces qui le lient à l'atome. Une fois sorti de celui-ci son énergie est diminuée de son énergie de liaison. Si l'on se souvient de la structure en couches de l'atome, cette énergie de liaison est celle de la couche à laquelle l'électron appartenait.

Comme l'énergie du gamma, transférée à l'électron, possède une valeur caractéristique de l'excitation du noyau, et que l'énergie de liaison de l'électron est également caractéristique de sa couche atomique, de ce fait l'énergie de l'électron éjecté prendra une série de valeurs caractéristiques (une pour chaque couche). La probabilité d'éjecter un électron est la plus importante avec la couche K la plus interne et diminue rapidement avec les couches plus externes.

Les électrons de conversion se caractérisent par des énergies uniques, par opposition avec les électrons de la radioactivité bêta dont l'énergie se situe entre 0 et une valeur maximale, une partie de l'énergie disponible étant emportée par des neutrinos invisibles.

L'éjection d'un électron est suivie par une réorganistion de l'atome, avec émission de rayons X.



Electrons de conversion et électrons bêta
L'exemple choisi esr celui du césium-137, dont 100 % des désintégrations émettent des rayons bêta, accompagnés dans 85,1 % des cas par un gamma de 661,57 kev et 9,6 % des cas par un électron de conversion. Alors que la répartition en énergie des rayons bêta et continue, les électrons de conversion possèdent une énergie unique dépendant de la couche atomique dont ils sont issus et proche de l'énergie du gamma. Les conversions les plus fréquentes se produisent dans la couche K. Dans le cas du césium-137, les électrons de conversion emportent 5% de l'énergie des désintégrations.
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L'exemple du césium-137 montre les importances respectives de la désexcitation gamma et le la conversion interne. 94,7 % des désintégrations bêta aboutissent à un état excité du noyau : 85,1 % retounent à l'état stable en émettant un gamma énergique de 661,57 keV contre 9,6 % par la conversion interne. L'énergie des électrons de conversion est proche de celle du gamma.

Dans le cas général, la présence et l'énergie des électrons de conversion restent liés aux rayons gamma émis. Leur contribution à l'énergie libérée, qui s'ajoute à celle des électrons bêta, est au plus de quelques %.

Sujets voisins :Désexcltation gamma


Voir aussi :

Radioactivite bêta (β)