Gama ışınımı

Nuclear de-excitation

Alpha, beta, fission veya başka bir nuclear reaction daughter nucleus’u excited state’te bırakabilir. Bu durum gamma photon yayarak daha düşük level’a inebilir.

Bookkeeping: (A,Z)*→(A,Z)+γ. Element ve isotope aynı kalır.

Photon energy

Eγ=hν=hc/λ ve küçük recoil correction dışında nuclear level difference’a eşittir.

Nuclear level spacings çoğu kez keV–MeV olduğundan gamma wavelengths visible light’tan çok daha kısadır.

Discrete lines

Belirli nuclear transitions characteristic gamma energies üretir. Gamma spectroscopy radionuclide ve level identification için kullanılır.

Peak intensity branching, detector efficiency, geometry ve attenuation’a da bağlıdır.

Selection rules

Gamma transitions E1, M1, E2 gibi electric veya magnetic multipoles olarak sınıflandırılır. Angular momentum ve parity değişimleri izin verilen yolları sınırlar.

Energetically allowed transition düşük multipole yolu yasaksa çok yavaş olabilir.

Isomers ve internal conversion

Bazı excited nuclear states uzun lifetime taşır ve metastable isomer olarak adlandırılır.

Gamma emission yerine transition energy bir atomic electron’a internal conversion ile aktarılabilir; A ve Z yine değişmez.

Madde ile etkileşim

Gamma photons photoelectric effect, Compton scattering ve pair production ile etkileşir; hangi mekanizmanın baskın olduğu energy ve material’a bağlıdır.

Attenuation yaklaşık exponential’dır ve shielding photon energy ile composition’a göre tasarlanır.

Gamma ve X-ray

İkisi de photon’dur. Adlandırma çoğunlukla kökene bağlıdır: gamma nuclear transition’dan, characteristic X-ray electronic shell transition’dan gelir.

Energy ranges çakışabilir; yalnız enerji değeri isim için yeterli değildir.

Zayıflama ve detector response

Homojen absorber için dar bir monoenergetic beam yaklaşık I=I₀e^(−μx) ile zayıflar. μ photon energy ve material’a bağlıdır.

Measured gamma spectrum full-energy peaks yanında Compton continuum ve background içerir; detector response fiziksel yorumun parçasıdır.

Çözümlü örnek