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Hierro-55,  55 Fe
General
Símbolo55 Fe
Nombreshierro-55, Fe-55
Protones26
Neutrones29
Datos de nucleidos
Media vida2.737 años
Productos de descomposición55 Mn
Modos de decaimiento
Modo de decaimientoEnergía de desintegración ( MeV )
Captura de electrones0,00519
Isótopos de hierro
Tabla completa de nucleidos

El hierro-55 ( 55 Fe) es un isótopo radiactivo de hierro con un núcleo que contiene 26 protones y 29 neutrones . Se descompone por captura de electrones a manganeso-55 y este proceso tiene una vida media de 2.737 años. Los emitidos los rayos X se pueden utilizar como una fuente de rayos X para los varios métodos de análisis científicos, tales como difracción de rayos X . El hierro-55 también es una fuente de electrones Auger , que se producen durante la desintegración.

Decay

El hierro-55 se desintegra mediante la captura de electrones a manganeso-55 con una vida media de 2.737 años. [1] Los electrones alrededor del núcleo se ajustan rápidamente a la carga baja sin salir de su capa, y poco después la vacante en la capa "K" dejada por el electrón capturado nuclear se llena con un electrón de una capa superior. La diferencia de energía se libera emitiendo electrones Auger de 5,19 keV, con una probabilidad de alrededor del 60%, rayos X K-alfa -1 con energía de 5,89875 keV y una probabilidad de alrededor del 16,2%, rayos X K-alfa -2 con energía de 5.88765 keV y una probabilidad de aproximadamente 8.2%, o rayos X K-beta con energía nominal de 6.49045 keV y una probabilidad de aproximadamente 2.85%. Las energías de los rayos X K-alfa-1 y -2 son tan similares que a menudo se especifican como radiación monoenergética con energía fotónica de 5,9 keV. Su probabilidad es de alrededor del 28%. [2] El 12% restante se debe a los electrones Auger de menor energía y algunos fotones de otras transiciones menores.

Utilice

Los K-alfa rayos X emitidos por el manganeso-55 después de la captura de electrones se han utilizado como una fuente de laboratorio de rayos X en diversas técnicas de dispersión de rayos X . Las ventajas de los rayos X emitidos son que son monocromáticos y se producen continuamente durante un período de años. [3] No se necesita energía eléctrica para esta emisión, que es ideal para instrumentos de rayos X portátiles, como los instrumentos de fluorescencia de rayos X. [4] La misión ExoMars de la ESA utilizó, en 2016, [5] [6] una fuente de hierro-55 para su espectrómetro combinado de difracción de rayos X / fluorescencia de rayos X.[7] La misión MSL a Marte de 2011utilizó un espectrómetro funcionalmente similar, pero con una fuente de rayos X tradicional alimentada eléctricamente. [8]

Los electrones Auger se pueden aplicar en detectores de captura de electrones para cromatografía de gases . Las fuentes de níquel-63 más utilizadas proporcionan electrones de la desintegración beta. [9]

Ocurrencia

El hierro-55 se produce con mayor eficacia mediante la irradiación de hierro con neutrones . La reacción ( 54 Fe (n, γ) 55 Fe y 56 Fe (n, 2n) 55 Fe) de los dos isótopos más abundantes hierro-54 y hierro-56 con neutrones produce hierro-55. La mayor parte del hierro-56 observado se produce en estas reacciones de irradiación y no es un producto de fisión primario. [10] Como resultado de las pruebas nucleares atmosféricas en la década de 1950, y hasta la prohibición de las pruebas en 1963, se han liberado cantidades considerables de hierro-55 a la biosfera . [11] Personas cercanas a los rangos de prueba, por ejemploIñupiat ( nativos de Alaska ) y habitantes de las Islas Marshall , acumularon cantidades significativas de hierro radiactivo. Sin embargo, la corta vida media y la prohibición de las pruebas disminuyeron, en varios años, la cantidad disponible de hierro-55 casi a los niveles de prueba pre-nucleares. [11] [12]

Referencias

  1. ^ Georges, Audi (2003). "La evaluación de NUBASE de propiedades nucleares y de desintegración". Física Nuclear A . 729 (1): 3–128. Código Bibliográfico : 2003NuPhA.729 .... 3A . CiteSeerX  10.1.1.692.8504 . doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 .
  2. ^ Esam MA Hussein (2003). Manual sobre sondeo, medición, formación de imágenes y análisis de radiación . Saltador. pag. 26. ISBN 978-1-4020-1294-5.
  3. ^ Preuss, Luther E. (1966). "Demostración de la difracción de rayos X por LiF utilizando los rayos X de Mn Kα resultantes de la desintegración de 55 Fe". Letras de Física Aplicada . 9 (4): 159-161. Código Bibliográfico : 1966ApPhL ... 9..159P . doi : 10.1063 / 1.1754691 .
  4. ^ Himmelsbach, B. (1982). "Medidores portátiles de rayos X para la monitorización in situ de elementos traza de partículas de aire". Materiales tóxicos en la atmósfera, muestreo y análisis . ISBN 978-0-8031-0603-1.
  5. ^ "El Rover del programa ExoMars de la ESA-NASA, 2018" . ESA. Archivado desde el original el 23 de diciembre de 2009 . Consultado el 12 de marzo de 2010 .
  6. ^ "La suite de instrumentos de ExoMars" . ESA . Consultado el 12 de marzo de 2010 .
  7. ^ Marinangeli, L .; Hutchinson, I .; Baliva, A .; Stevoli, A .; Ambrosi, R .; Critani, F .; Delhez, R .; Scandelli, L .; Holland, A .; Nelms, N .; Equipo Mars-Xrd (12 al 16 de marzo de 2007). Un instrumento europeo XRD / XRF para la misión ExoMars . 38a Conferencia de Ciencias Lunar y Planetaria. Conferencia de ciencia planetaria y lunar (1338). League City, Texas. pag. 1322. Bibcode : 2007LPI .... 38.1322M .
  8. ^ Química y mineralogía (CheMin) , NASA
  9. ^ DJ Dwight; EA Lorch; JE Lovelock (1976). "Hierro-55 como un emisor de electrones sinfín: fuente novedosa para detectores de cromatografía de gases" . Journal of Chromatography A . 116 (2): 257–261. doi : 10.1016 / S0021-9673 (00) 89896-9 .
  10. ^ Preston, A. (1970). "Concentraciones de hierro-55 en especies de peces comerciales del Atlántico Norte". Biología Marina . 6 (4): 345–349. doi : 10.1007 / BF00353667 .
  11. ^ a b Palmer, ÉL; Beasley, TM (1965). "Hierro-55 en los seres humanos y sus alimentos". Ciencia . 149 (3682): 431–2. Código bibliográfico : 1965Sci ... 149..431P . doi : 10.1126 / science.149.3682.431 . PMID 17809410 . 
  12. ^ Beasley, TM; Held, EE; Conard, RME (1965). "Hierro-55 en la gente de Rongelap, peces y suelos". Física de la salud . 22 (3): 245–50. doi : 10.1097 / 00004032-197203000-00005 . PMID 5062744 . 

Ver también

  • Isótopos de hierro