مخطط الانحلال لنواة ما Decay Scheme

تعتبر تقنية التطابق الزمني الأداة الفعالة لتصميم مخطط الانحلال النووي ومن ثم معرفة المستويات النووية في نواة ما وكذلك استنباط معلومات قيمة. يبين الشكل (1) منظومة التطابق الزمني سريع - بطيء Fast - Slow Coincidence)) التي تستخدم لقياس التطابق الزمني بين أشعة γ. ومن ثم بناء مخطط الانحلال. فإذا كانت لدينا نواة ما مثارة في عدة مستويات حيث تطلق عدة نبضات من أشعة γ كل بطاقة معينة حسب طاقة المستوى الذي نشأت منه والذي تهبط إليه. فإنه من الضروري بمكان معرفة ما إذا كانت هذه الأشعة مترابطة زمنياً أم لا.. حيث سيساعدنا ذلك على بناء مستويات الطاقة النووية. ولفهم تقنية التطابق السريع البطيء. دعنا ننظر إلى الشكل (2) الذي يبين مخطط الانحلال لنواة التنجستن الناتجة عن تحلل الثاليوم - 182 بإطلاق أشعة β^- (2)

الشكل (1)

الشكل (2)

الشكل (3)

حيث نجد العديد من مستويات الطاقة والتي يتحلل كل منها بإطلاق مجموعة من أشعة γ المتلاحقة. أما الخطوط المتقطعة فتبين طاقات تم التعرف عليها لأول مرة.

ويبين الثكل في أقصى اليسار طاقة المستوى النووي مقدرة بالكيلو الكترون فولت (ك.أ.ف). وفي العمود الذي يقع على يمين العمود السابق نجد نسبة التفرع (%) لإنطلاق أشعة γ كما نبين بعد ذلك قيمة log ft وفي العمود الأخير نجد (*JK). معظم هذه المعلومات يمكن تقديرها بدراسة التطابق الزمني بين أشعة γ الناتجة. كما ويمكن تعيين التعددية القطبية لأشعة γ واختبار قواعد الانتقاء. فمثلاً إذا أردنا أن نعرف أشعة γ التي تحدث متلاحقة بعد أشعة γ بطاقة 100 ك. أ. ف. فإننا نقوم باختيار هذا الخط عن طريق المحلل وحيد القناة الزمني رقم (1) ثم تغذيته إلى المحلل متعدد القنوات حيث يقوم هذا الشعاع بفتح بوابة الجهاز لتمر أشعة γ التي تليه فقط وذلك من بين جميع أشعة γ التي تقع في الطيف الرئيسي. ومن ثم يظهر طيف جديد هو الذي يبين أشعة γ التي تتطابق زمنياً مع هذا الخط. يبين الشكل (3) طيف الطاقة الرئيسي (أو ما يسمى بالطيف الفردي Single spectrum) لأشعة γ الناتجة عن تحلل التانتليوم - 182 الذي يبين جميع أشعة γ الناتجة عن تحلل ^-β لهذا النظير. لاحظ هنا أن أشعة γ لا تنتج مباشرة من التانتليوم وإنما تنتج هذه الأشعة عن نواة التنجتن .

في الشكل (4) نبين طيف التطابق الزمني للتنجستن وذلك لأشعة γ المتطابقة زمنياً مع بوابة 100 ك.ا.ف.

لاحظ هنا أن خطوط أشعة γ التي تتلاحق مع خط أشعة γ (100 ك.أ.ف.) هي فقط التي تظهر في هذا الطيف. وهكذا وباختيار بوابات مختلفة يمكن معرفة أشعة γ المتلاحقة مع كل بوابة ومن ثم يمكن بناء مخطط الانحلال.

الشكل (4)

كما ويمكن، وفي نفس الوقت الذي نجمع فيه معلومات التطابق الزمني، قياس أعمار النصف للمستويات التي تقع في مدى الأجهزة المتاحة. نبين في الشكل (5). طيف عمر النصف للمستوى 1554 ك.أ.ف. باستخدام بوابة 264 ك. أ. ف. حيث قمنا هنا باستخدام هذا الشعاع كمنتخب للطاقة لأن هذه الأشعة تنتج من تحلل هذا المستوى إلى المستوى 1289 ك. أ. ف. لقد تم قياس عمر النصف لهذا المستوى ووجد أنه يساوي 1.35 نانو ثانية.

الشكل (5)