Železo-55

Železo-55 je radioizotop železa. Přeměňuje se s poločasem 2,744 roku[1] záchytem elektronu na mangan-55. Lze jej použít jako zdroj rentgenového záření například pro rentgenovou krystalografii. Je to také zdroj Augerových elektronů, které vznikají v průběhu přeměny.

Železo-55 se přeměňuje s poločasem 2,744 roku[1] záchytem elektronu na mangan-55. Elektrony okolo jádra rychle přecházejí na nižší energetické hladiny a uvolněné místo po zachyceném elektronu je záhy zaplněno elektronem z vyšší hladiny. Rozdíl energií je vyzářen jako Augerovy elektrony o energii 5,19 keV (pravděpodobnost 60 %), K-alfa-1 rentgenové záření s energií fotonů 5,898 75 keV (16,2 %), K-alfa-2 rentgenové záření s energií 5,887 65 keV (8,2 %) nebo K-beta rentgenové záření s energií 6,490 45 keV (2,85 %). Energie těchto záření je tak podobná, že se často považuje za monoenergetické záření s energií asi 5,9 keV, jehož pravděpodobnost je přibližně 28 %. Zbylých 12 % je tvořeno Augerovými elektrony o nižší energii a několika fotony z jiných přeměn.

Použití

K-alfa rentgenové záření z 55Fe se používá v laboratořích k analýze různých materiálů. Výhodou tohoto záření je jeho monoenergičnost a nepřetržitá tvorba po více než jeden rok.[2] K jeho produkci není třeba elektrická energie, což je ideální u přenosných rentgenových zařízení například na rentgenovou fluorescenci.[3] Kosmická sonda ESA ExoMars, která by měla odstartovat roku 2018,[4][5] má tento izotop uvnitř svého kombinovaného krystalografického/fluorescenčního rentgenového spektrometru.[6] Sonda Mars Science Laboratory používala funkcí podobný spektrometr, ovšem s tradičnějším, elektricky napájeným, zdrojem záření.[7]

Vznik

Železo-55 se nejúčinněji připravuje ozářením přírodních izotopů železa neutrony, při tom probíhají například reakce 54Fe(n,γ)55Fe a 56Fe(n,2n)55Fe, kde jsou výchozími látkami dva nejběžnější izotopy, 54Fe a 56Fe. Většina pozorovaného 55Fe vzniká těmito reakcemi a není primárním produktem jaderného štěpení.[8] V důsledku atmosférických jaderných testů se do roku 1963, kdy byly zakázány, uvolnila do biosféry významná množství tohoto izotopu.[9] Lidé blízko míst, kde byly jaderné zbraně testovány, měly v tělech významná množství radioaktivního železa. Vzhledem ke krátkému poločasu přeměny železa-55 a poklesu počtu jaderných testů tato množství za několik let klesla téměř na úroveň před testováním.[9][10]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Iron-55 na anglické Wikipedii.

  1. ↑ a b Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-10-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2013-06-23. 
  2. ↑ PREUSS, Luther E. Demonstration of X-ray Diffraction by LiF using the Mn Kα X-rays Resulting From 55Fe decay. Applied Physics Letters. 1966, s. 159. DOI 10.1063/1.1754691. Bibcode 1966ApPhL...9..159P. (anglicky) 
  3. ↑ Himmelsbach, B. Toxic Materials in the Atmosphere, Sampling and Analysis. [s.l.]: [s.n.] ISBN 978-0-8031-0603-1. Kapitola Portable X-ray Survey Meters for In Situ Trace element Monitoring of Air Particulates. (anglicky) 
  4. ↑ The ESA-NASA ExoMars Programme Rover, 2018 [online]. ESA [cit. 2010-03-12]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-12-23. (anglicky) 
  5. ↑ The ExoMars instrument suite [online]. ESA [cit. 2010-03-12]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. ↑ (March 12–16, 2007) "An European XRD/XRF Instrument for the ExoMars Mission" in 38th Lunar and Planetary Science Conference.. 
  7. ↑ Chemistry & Mineralogy (CheMin) Archivováno 8. 8. 2012 na Wayback Machine., NASA
  8. ↑ PRESTON, A. Concentrations of iron-55 in commercial fish species from the North Atlantic. Marine Biology. 1970, s. 345. DOI 10.1007/BF00353667. (anglicky) 
  9. ↑ a b PALMER, H. E.; BEASLEY, T. M. Iron-55 in Humans and Their Foods. Science. 1965, s. 431–2. DOI 10.1126/science.149.3682.431. PMID 17809410. Bibcode 1965Sci...149..431P. (anglicky) 
  10. ↑ BEASLEY, T. M.; HELD, E. E.; CONARD, R. M.E. Iron-55 in Rongelap people, fish and soils. Health Physics. 1965, s. 245–50. DOI 10.1097/00004032-197203000-00005. PMID 5062744. (anglicky)