[科普中国]-电子俘获

电子俘获过程是，围绕一不稳定原子核的轨道电子可被原子核俘获，使原子序数为Z的原子转换成原子序数为Z-1的另一原子，同时放出一中微子。这个过程的符号表示为 ：Z+e=(Z-1)+v。伴随轨道电子俘获的辐射光子谱中，包含有电荷消失（电子圆轨道消失）的光子谱和电子磁矩消失的光子谱。这些光子谱对于了解此过程中能量的释放信息是很重要的。1

释义电子俘获是β衰变的一种，是指原子核从核外电子壳层(通常是内层)中俘获一个电子的过程。结果使核内一个质子变成中子(核的电荷数将因之减少1)，同时放出一个中微子。2

由于K层电子离核最近，它们被核俘获的概率比其他各层轨道电子的要高，因此轨道电子俘获也常被称为K电子俘获。以β+衰变的核都能产生轨道电子俘获。一般核的原子序数越高、半衰期越长、伴随核衰变的核自旋变化越大，则发生轨道电子俘获的概率越高。2

原理及过程原子核也可以通过俘获和吸收壳层中子来降低中子-质子比。由于多数俘获的电子来自K壳层，所以这个过程有时也称为K-俘获。在某些情况下也可能俘获L或M壳层上的电子，但并不像俘获K壳层上的那么频繁。电子俘获的过程如图1所示。当负电子进入核内时，一个质子的正电荷就被抵消而转变成一个中子，这样就导致原子序数减1。由于质量数并没有改变，所以电子俘获也是同量异位转变。电子俘获常同正电子发射竞争下如果某种核素是正电子发射体，那么有些核将发射正电子，而另一些核将产生电子俘获。两种过程对于每种核素来说，都有它确定的比值。3

在电子俘获转变中，辐射并不是直接从核中发射的，而是由于电子壳层内部变化引起的。产生电子俘获时会在某个壳层中出现一个空位，而这个空位又会很快由位于较高能级的电子来填充。当电子下跳到K壳层上时，就要放出与两个能级的结合能的差值相等的能量。从原子中发射的这种能量可以是标识x射线光子，也可以是俄歇电子。当填充K层空位的电子把放出的能量传递给另一个电子，并且把它从它的壳层上轰击出来时，则产生俄歇电子。大多数俄歇电子的能量都比较小。

因为标识x射线光子的能量对在体研究来说是理想的，经历电子俘获的大多数放射性核素在核医学中获得应用。3

应用1、电子俘获光存储技术

未来大容量计算系统的存储器必须具备存储密度高、存储速率快、寿命长三大特点。目前的三类光存储器(ROM，WORM和RW)中，RW光盘虽存储密度较高，但数据存取速率仍低于磁盘，并且仍然存在着热诱导介质物理性能的退化对读、写、擦循环次数影响的问题，因而稳定性和寿命仍然有待提高。美国马里兰州正在Optex公司开发了一种新型的可控重写光存储介质即电子俘获材料。与磁光型和相变型光存储技术不同，电子俘获光存储是通过低能激光去俘获光盘特定斑点处的电子来实现存储，它是一种高度局域化的光电子过程。理论上，它的读、写、擦循环不受介质物理性能退化的影响。通过实际测试，Optex公司宣布，最新开发的多层电子俘获三维光盘样品写、读、擦次数已达108以上，且写、读、擦的速率快至纳秒量级。并且，借助于电子俘获材料的固有线性，可以使存储密度远远高于其他类型的光存储介质。总而言之，电子俘获光存储技术具有很大潜力，可能满足理想存储的三点要求。4

2、电子俘获毒剂报警器

利用电子俘获检测原理制成的毒剂报警器。用于监测含磷毒剂。该仪器检测室中的放射源(氢一3、镍一63或镅一241)使空气分子电离，形成一定的电离电流。当吸入染有含磷毒剂的空气时，毒剂分子俘获电予使检测室原有的电离电流减小。该电流的变化经处理后成为榆测报警信号。中国的FDB01、FDB01A毒剂报警器和工事用探头式含磷毒剂报警器均属此类报警器。5

3、电子俘获检测器

电子俘获检测器(electron capture detector。ECD)是应用广泛的一种具有选择性、高灵敏度的浓度型检测器。它的选择性是指它只对含电负性元素(如卤素、硫、磷、氮、氧)或基团的物质有响应，电负性越强，灵敏度越高；其高灵敏度表现在能测出10-14 g/mL的电负性物质。在环境分析中，电子俘获检测器多用于分析含肉素的化合物，如多氯联苯、有机氯农药等。6

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学