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<!DOCTYPE html>

<title>Innere Konversion</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Innere Konversion</span></h1>

</header>

</div>

<p>Als <b>innere Konversion</b> (engl. <span lang="en"><i>internal conversion</i></span>, <b>IC</b>) wird in der Physik ein besonderer Fall der <a href="Radioaktivit%C3%A4t" title="Radioaktivität">Radioaktivität</a> bezeichnet. Er tritt bei <a href="Atomkern" title="Atomkern">Atomkernen</a> in einem <a href="Angeregter_Zustand" title="Angeregter Zustand">angeregten Zustand</a> auf und ist neben dem <a href="Gammazerfall" class="mw-redirect" title="Gammazerfall">Gammazerfall</a> eine Möglichkeit, den angeregten Zustand zu verlassen. Allerdings wird kein Gammaquant emittiert, sondern ein Hüllenelektron, auf das die Energie übertragen wurde. Die Energie, die beim Übergang des Kerns in einen niedrigeren Anregungszustand frei wird, geht dabei durch direkte <a href="Elektromagnetische_Wechselwirkung" title="Elektromagnetische Wechselwirkung">elektromagnetische Wechselwirkung</a> auf ein <a href="Elektronenh%C3%BClle" class="mw-redirect" title="Elektronenhülle">Hüllenelektron</a> (das „Konversionselektron“) über. Das Elektron verlässt das Atom mit der übertragenen Energie, verringert um seine Bindungsenergie. Dadurch hat das Elektron je nach Schale, aus der es stammt, unterschiedliche Energien.

</p><p>Die betroffene Schale wird durch Aufrücken von Hüllenelektronen aus höheren Schalen wieder aufgefüllt. Die dabei freiwerdende Bindungsenergie wird entweder als <a href="Charakteristische_R%C3%B6ntgenstrahlung" title="Charakteristische Röntgenstrahlung">charakteristische Röntgenstrahlung</a> oder durch den Ausstoß von <a href="Auger-Effekt" class="mw-redirect" title="Auger-Effekt">Augerelektronen</a> abgegeben. In beiden Fällen verbleibt das Atom erst einmal als (einfach oder zweifach) positiv geladenes <a href="Ion" title="Ion">Ion</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Art_der_Wechselwirkung">Art der Wechselwirkung</h2></div>

<p>Es handelt sich bei der inneren Konversion nicht um einen zweistufigen Vorgang, bei dem der Kern zunächst ein Gammaquant abstrahlt und dieses anschließend durch Stoß die Energie an ein Hüllenelektron weitergibt. Das zeigt sich experimentell darin, dass Konversionselektronen auch bei Übergängen beobachtet werden, bei denen wegen der Drehimpulserhaltung Gamma-Emission nicht möglich („verboten“) ist. Beispiele sind die <a href="Magische_Zahl_(Physik)" title="Magische Zahl (Physik)">doppelt magischen</a> Nuklide Sauerstoff-16 und Calcium-40, bei denen der erste angeregte Zustand ebenso wie der <a href="Grundzustand" title="Grundzustand">Grundzustand</a> den <a href="Kernspin" title="Kernspin">Kernspin</a> Null und positive <a href="Parit%C3%A4t_(Physik)" title="Parität (Physik)">Parität</a> hat, so dass kein Gammaquant emittiert werden kann.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Energiespektrum_der_Konversionselektronen">Energiespektrum der Konversionselektronen</h2></div>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

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/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><div class="thumb tright vl-mehrere-bilder" style="width:568px;"><div class="thumbinner"><div class="vl-mehrere-bilder-horizontal" style="width:220px;"><div class="thumbimage"><span typeof="mw:File"></span></div><div class="thumbcaption">Zerfallsschema von <sup>203</sup>Hg: <b>β<sup>−</sup></b>-Zerfall mit 214 keV und <b>γ</b>-Zerfall mit 279 keV</div></div><div class="vl-mehrere-bilder-horizontal" style="width:334px;"><div class="thumbimage"><span typeof="mw:File"></span></div><div class="thumbcaption">Elektronenspektrum von <sup>203</sup>Hg<br>(Wapstra et al., Physics 20 (1954) 169)</div></div><div style="clear:both;"></div>

</div></div>

<p>Die kinetische Energie <i>E</i><sub>e</sub> des emittierten Konversionselektrons ist die Differenz aus der vom Kern übertragenen Energie <i>E</i><sub>γ</sub> und der ursprünglichen Bindungsenergie <i>E</i><sub>B,Schale</sub> des ausgestoßenen Hüllenelektrons entsprechend seiner Schale:

</p>

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle E_{\mathrm {e} }=E_{\gamma }-E_{\mathrm {B,Schale} }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/fc2dba9ee8f4bd174414f04ea430fe8b8d4cdca4.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:19.592ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle E_{\mathrm {e} }=E_{\gamma }-E_{\mathrm {B,Schale} }}" loading="lazy"></span>   mit Schale = K, L, M, …</dd></dl>

<p>Die Konversionselektronen zeigen somit, anders als Elektronen aus dem <a href="Betazerfall" title="Betazerfall">Betazerfall</a>, ein Linienspektrum mit mehreren diskreten Linien. Je nachdem, ob das Elektron in der K-, L- usw. Schale gebunden war, spricht man von K-, L- usw. -Konversion.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Beispiel:_203Hg">Beispiel: <sup>203</sup>Hg</h3></div>

<p>Wie man aus dem <a href="Zerfallsschema" title="Zerfallsschema">Zerfallsschema</a> rechts sieht, zerfällt <sup>203</sup>Hg in zwei Stufen: Zuerst ein Beta-Zerfall in einen angeregten Kern, anschließend gibt der Kern seine verbleibende Energie normalerweise als Gamma-Quant ab. Der Beta-Zerfall erzeugt ein kontinuierliches <a href="Betaspektrum" class="mw-redirect" title="Betaspektrum">Betaspektrum</a> mit einer Maximalenergie von 214 keV und führt zu einem angeregten Zustand des Tochterkerns <sup>203</sup>Tl. Dieser zerfällt in 2,8·10<sup>−10</sup> s durch Emission eines Gammaquants von 279 keV zum Grundzustand des <sup>203</sup>Tl.

</p>

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\begin{array}{lllll}{}_{80}^{203}\mathrm {Hg} &\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*+}+\mathrm {e} ^{-}\mathrm {+} \ {\overline {\nu }}_{e}&,\ \Delta E=\mathrm {214\,keV} ,&\mathrm {(\beta ^{-})\ \ und} \\{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*}&\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}&,\ \Delta E=\mathrm {279\,keV} ,&\mathrm {(IC)\ \ oder} \\{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*}&\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} \ \ +\gamma &,\ \Delta E=\mathrm {279\,keV} ,&\mathrm {(IT).} \\\end{array}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/bb5944e756f3af183cee510ab8d317e0126abb90.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -4.671ex; width:62.807ex; height:10.509ex;" alt="{\displaystyle {\begin{array}{lllll}{}_{80}^{203}\mathrm {Hg} &\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*+}+\mathrm {e} ^{-}\mathrm {+} \ {\overline {\nu }}_{e}&,\ \Delta E=\mathrm {214\,keV} ,&\mathrm {(\beta ^{-})\ \ und} \\{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*}&\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}&,\ \Delta E=\mathrm {279\,keV} ,&\mathrm {(IC)\ \ oder} \\{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} ^{*}&\to &{}_{81}^{203}\mathrm {Tl} \ \ +\gamma &,\ \Delta E=\mathrm {279\,keV} ,&\mathrm {(IT).} \\\end{array}}}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Das mit Hilfe eines magnetischen <a href="Spektrometer" title="Spektrometer">Spektrometers</a> gemessene Elektronenspektrum ist rechts zu sehen. Es zeigt einerseits das kontinuierliche <a href="Betaspektrum" class="mw-redirect" title="Betaspektrum">Betaspektrum</a>, anderseits die K-, L- und M-Linien der inneren Konversion. Da die Bindungsenergie der K-Elektronen im <sup>203</sup>Tl etwa 85 keV beträgt, liegt die K-Linie bei 279 keV – 85 keV = 194 keV; die L- und M-Linien liegen wegen der geringeren zu überwindenden Bindungsenergie bei 258 keV bzw. 270 keV . Wegen der begrenzten <a href="Aufl%C3%B6sung_(Physik)" class="mw-redirect" title="Auflösung (Physik)">Energieauflösung</a> des Spektrometers sind die L- und M-Linie nicht getrennt, sondern nur an der asymmetrischen Kurvenform des <a href="Peak" title="Peak">Peaks</a> erkennbar.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Zerfallswahrscheinlichkeit">Zerfallswahrscheinlichkeit</h2></div>

<p>Da die innere Konversion alternativ zur Gamma-Emission auftritt, ist die gesamte <a href="Zerfallswahrscheinlichkeit" class="mw-redirect" title="Zerfallswahrscheinlichkeit">Zerfallswahrscheinlichkeit</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \lambda }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \lambda }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b43d0ea3c9c025af1be9128e62a18fa74bedda2a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.355ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \lambda }" loading="lazy"></span> des anfänglichen Kernzustands pro Zeitspanne die Summe aus den beiden Einzelwahrscheinlichkeiten:

</p>

<msub>

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</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \lambda =\lambda _{\gamma }+\lambda _{\mathrm {e} }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/412b017084015d9102bec60c17f94a812a76879a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:12.092ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \lambda =\lambda _{\gamma }+\lambda _{\mathrm {e} }}" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Das Verhältnis <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \lambda _{\mathrm {e} }/\lambda _{\gamma }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \lambda _{\mathrm {e} }/\lambda _{\gamma }}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/379d1c53dd9ecc860d1e14ba5414e3024eecee3c.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:5.96ex; height:3.009ex;" alt="{\displaystyle \lambda _{\mathrm {e} }/\lambda _{\gamma }}" loading="lazy"></span> heißt <b>Konversionskoeffizient</b>. Wie das Bild zeigt, nimmt er mit steigender Kernladungszahl <i>Z</i> und abnehmender Energie zu.<sup id="cite_ref-Sliv_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-Sliv-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Wie der <a href="Elektroneneinfang" title="Elektroneneinfang">Elektroneneinfang</a> wird auch die innere Konversion im Allgemeinen als eine Art der <a href="Radioaktivit%C3%A4t" title="Radioaktivität">Radioaktivität</a> betrachtet. Jedoch hängt ihre Wahrscheinlichkeit neben den inneren Eigenschaften des angeregten Kerns auch von Verhältnissen der Hülle ab, nämlich der <a href="Aufenthaltswahrscheinlichkeit" title="Aufenthaltswahrscheinlichkeit">Aufenthaltswahrscheinlichkeit</a> der Elektronen am Ort des Kerns. Die Halbwertszeit kann daher durch Änderung der <a href="Chemische_Bindung" title="Chemische Bindung">chemischen Bindung</a> des Atoms beeinflusst werden. Experimentell wurden Veränderungen bis zur Größenordnung Prozent beobachtet.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;"><span class="sieheauch-text">Siehe auch</span>: <a href="Kernphysik" title="Kernphysik">Kernphysik</a> und <a href="Radioaktivit%C3%A4t" title="Radioaktivität">Radioaktivität</a></div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Bernard L. Cohen: <i>Concepts of Nuclear Physics.</i> McGraw-Hill, New York u. a. 1971, S. 298.</span>

</li>

<li id="cite_note-Sliv-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Sliv_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Sliv_2-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text">L. A. Sliv, I. M. Band: <cite style="font-style:italic">Table of Internal Conversion Coefficients</cite>. In: Kai Siegbahn (Hrsg.): <cite style="font-style:italic">Alpha-, beta-and gamma-ray spectroscopy</cite>. Vol. 2. North-Holland Publishing, 1966, Appendix 5, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1639–1672</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Innere+Konversion&rft.atitle=Table+of+Internal+Conversion+Coefficients&rft.au=L.+A.+Sliv%2C+I.+M.+Band&rft.btitle=Alpha-%2C+beta-and+gamma-ray+spectroscopy&rft.date=1966&rft.genre=book&rft.pages=1639-1672&rft.pub=North-Holland+Publishing&rft.volume=Vol.+2" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">G T Emery: <cite style="font-style:italic">Perturbation of Nuclear Decay Rates</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Annual Review of Nuclear Science</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>22</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1</span>, 1972, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>165–202</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1146/annurev.ns.22.120172.001121">10.1146/annurev.ns.22.120172.001121</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Innere+Konversion&rft.atitle=Perturbation+of+Nuclear+Decay+Rates&rft.au=G+T+Emery&rft.date=1972&rft.doi=10.1146%2Fannurev.ns.22.120172.001121&rft.genre=journal&rft.issue=1&rft.jtitle=Annual+Review+of+Nuclear+Science&rft.pages=165-202&rft.volume=22" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol><div class="hintergrundfarbe1 rahmenfarbe1 navigation-not-searchable normdaten-typ-s" style="border-style: solid; border-width: 1px; clear: left; margin-bottom:1em; margin-top:1em; padding: 0.25em; overflow: hidden; word-break: break-word; word-wrap: break-word;" id="normdaten">

<div>

Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4161803-8">4161803-8</a></span> | <a href="Library_of_Congress_Control_Number" title="Library of Congress Control Number">LCCN</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://id.loc.gov/authorities/sh85067341">sh85067341</a></span> </div>

</div></div></div><div><div class="zim-footer">

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