Kärnresonansfluorescens

Kärnresonansfluorescens ( NRF ) är en kärnprocess där en kärna absorberar och avger högenergifotoner som kallas gammastrålar . NRF-interaktioner sker vanligtvis över 1 MeV , och de flesta NRF-experiment riktar sig mot tunga kärnor som uran och torium

Denna process används för att skanna last efter smuggelgods. Det är mycket mer effektivt än att bara använda röntgenstrålar eftersom röntgenstrålar bara kan se formen på föremålet i fråga. Med nukleär resonansfluorescens är det möjligt att se vad den molekylära strukturen är och därmed skilja mellan salt och kokain utan att ens öppna behållaren. (från National Geographic Magazine, februari 2018, artikel: They Are Watching Us, av Robert Draper)

Interaktionssätt

NRF-reaktioner är resultatet av nukleär absorption och efterföljande emission av högenergifotoner ( gammastrålar) . När en gammastråle träffar kärnan blir kärnan exciterad (det vill säga kärnsystemet som en kvantmekanisk ensemble sätts i ett tillstånd med högre energi). Ungefär som elektronisk excitation kommer kärnan att sönderfalla mot sitt grundtillstånd och frigöra en högenergifoton vid ett antal möjliga, diskreta energier. Således kan NRF kvantifieras med hjälp av spektroskopi . Kärnor kan identifieras genom det distinkta mönstret av NRF-utsläppstoppar, även om NRF-analys är mycket mindre okomplicerad än typiska elektroniska utsläpp.

När energin hos infallande fotoner ökar, minskar det genomsnittliga avståndet mellan kärnenerginivåerna . För tillräckligt energirika kärnor (dvs infallande fotoner på över ~1 MeV ) kan medelavståndet mellan energinivåerna vara lägre än medelbredden för varje NRF- resonans . Vid denna tidpunkt kan bestämningar av toppavstånd inte vara analytiska och måste förlita sig på specialiserade tillämpningar av de statistiska metoderna för signalbehandling .

Det finns ett relaterat fenomen på nivån av elektronorbitaler. En foton, vanligtvis i ett lägre energiområde, kan absorberas genom att förskjuta en orbitalelektron, och sedan emitteras en ny foton med samma energi i en slumpmässig riktning när elektronen faller tillbaka. Se resonansfluorescens för en diskussion om teorin och röntgenfluorescens för en diskussion om dess många tillämpningar.