電子捕獲のソースを表示

{{Otheruses|放射性核種の崩壊|原子間などの電子の移動|電荷移行}}
{{出典の明記|date=2016年11月}}
'''電子捕獲'''（でんしほかく、electron capture、略称：'''EC'''）とは、[[原子核]]の[[放射性崩壊]]の一種である。電子捕獲では、[[電子軌道]]の[[電子]]が原子核に取り込まれ、捕獲された電子は原子核内の[[陽子]]と反応し[[中性子]]となり、同時に[[電子ニュートリノ]]が放出される。捕獲される電子は普通はK殻の電子であるが、[[L殻]]やM殻の電子が捕獲される場合もある。

== 現象 ==
この壊変では、中性子数が1つ増加し陽子数が1つ減少するため、質量数は変化せず原子番号が1つ減少する。

<chem display="block">p\ + {\it{e}^-} -> n\ + \nu_e</chem>

[[クォーク]]のレベルでは

<chem display="block">u\ + {\it{e}^-} -> d\ + \nu_e</chem>

電子捕獲は陽子数が過剰で不安定な原子核で起こりやすく、[[ベータ崩壊|β<sup>+</sup>崩壊]]（[[陽電子放出|陽電子崩壊]]）と競合する場合も多いが、親核と娘核のエネルギー差が1.022{{nbsp}}[[メガ|M]][[電子ボルト|eV]]に満たない場合は電子捕獲のみが起こる。
[[File:Electron capture NT.PNG|thumb|250px|'''電子捕獲'''によって空いた内側の電子軌道に外側の電子が遷移する時、[[特性X線]]を放つ。]]

軌道に生じた孔には、その外側の電子軌道から電子が[[遷移]]して、軌道のエネルギーの差に相当する波長の[[X線]]（[[特性X線]]）が放出される。また、より高い準位の軌道電子がこのエネルギーを受け取って原子外に放出される[[オージェ電子]]も観測される。

電子捕獲の頻度は、[[化学結合]]や圧力などの外部の影響を受けてわずかに変化する。例えば[[ベリリウム]]7は、金属状態の半減期と比較して、フッ化物では0.074{{nbsp}}[[%]]長くなる。また、ベリリウム7原子を[[フラーレン]] (C{{sub|60}}) の内部に閉じこめることで、半減期が0.83{{nbsp}}%短くなったという報告がなされている<ref>{{Cite journal |last=Ohtsuki |first=T. |last2=Yuki |first2=H. |last3=Muto |first3=M. |last4=Kasagi |first4=J |last5=Ohno |first5=K. |year=2004 |title=Enhanced Electron-Capture Decay Rate of <sup>7</sup>Be Encapsulated in C<sub>60</sub> Cages |journal=Phys. Rev. Lett. |volume=93 |issue=11 |pages=1-4 |doi=10.1103/PhysRevLett.93.112501 |pmid=15447332}}</ref>。

==発見==
β{{sup|+}}崩壊は、親核と娘核のエネルギー差が電子と[[陽電子]]の[[静止エネルギー]]以上でなければ起こりえない。しかし実際には、この関係を満たさない崩壊の例が多くあった。1935年に[[湯川秀樹]]は、原子核が軌道電子を捕獲するという別の過程を提案し、1937年に[[ルイ・アルヴァレ]]によってK殻電子の捕獲が実験的に証明された。

==電子捕獲の例==
<chem display="block">{^{26}_{13}Al} + {\it{e^-}} -> {^{26}_{12}{Mg}} + \nu_e</chem>
<chem display="block">{^{37}_{18}Ar} + {\it{e^-}} -> {^{37}_{17}{Cl}} + \nu_e</chem>
<chem display="block">{^{59}_{28}Ni} + {\it{e^-}} -> {^{59}_{27}{Co}} + \nu_e</chem>

==産業への利用==
[[電子捕獲型検出器]]は原子核の電子捕獲とは別の現象を利用している。光刺激ルミネッセンス OSLは[[光ルミネッセンス]]と[[熱ルミネッセンス]]の範疇の現象であり電子捕獲とは別の現象と考えられている。

; 微量有機物の定量に使用される
: 試料中に含有する微量有機物の量を計測する装置のセンサー部に使用される。利用例は、魚介類中の[[トリブチルスズ]]化合物の定量<ref>{{Cite journal |和書 |author=竹内正博 |author2=水石和子 |author3=山野辺秀夫 |author4=渡辺四男也 |year=1987 |title=電子捕獲型検出器を用いるガスクロマトグラフィーによる魚介類中のトリブチルスズ化合物の定量 |journal=分析化学 |volume=36 |issue=3 |pages=138-142 |crid=1390282679028067072 |doi=10.2116/bunsekikagaku.36.3_138}}</ref>、残留農薬の測定<ref>{{Cite journal |和書 |author=金沢純 |year=1966 |title=電子捕獲ガスクロマトグラフィーによる米粒中のBHCの定量 農薬の残留分析に関する研究(第4報) |journal=分析化学 |volume=15 |issue=9 |pages=928-933 |doi=10.2116/bunsekikagaku.15.928}}</ref>。
; 線量計
: [[シンチレータ]]に対し紫外線や[[放射線]]を照射した後に光を照射すると強い蛍光を発する現象（光刺激ルミネッセンス OSL ; Optically Stimulated Luminescence）が生じる<ref name="osl">{{Cite web |url=http://www.020329.com/x-ray/bougo/contents/chapter3/3-3-ref02-page4.html |title=測定器の種類と原理 |work=放射線診療技術研修支援システム |publisher=日本獣医師会 |language=ja |access-date=2018-12-27}}</ref><ref name="jopss">{{Cite report |language=ja |author=鈴木朗史 |author2=鈴木武彦 |author3=高橋聖 |author4=仲田亨 |author5=村山卓 |author6=角田昌彦 |date=2015-03 |title=外部被ばく個人線量測定用OSL線量計の諸特性 |series=JAEA-Technology 2014-049 |publisher=日本原子力研究開発機構 |id={{DOI|10.11484/jaea-technology-2014-049}}}}</ref>。この蛍光発光現象を利用した外部被ばく個人用線量計が実用化されている<ref>{{Cite web |url=https://www.nagase-landauer.co.jp/other-products/inlight/osl.html |title=OSL線量計（InLight、Albedo、nanoDot） |work=被ばく線量測定システム |publisher=長瀬ランダウア株式会社 |language=ja |access-date=2018-12-27}}</ref>。
; 年代測定
: OSL発光現象<ref name="osl" /><ref name="jopss" />を利用して地質年代の測定が行われる<ref>{{Cite journal |和書 |author=下岡順直 |author2=長友恒人 |year=2001 |title=石英・長石を試料とした光励起ルミネッセンス年代測定法の基礎研究 |journal=RADIOISOTOPES |volume=50 |issue=9 |pages=381-389 |crid=1390001204155084800 |doi=10.3769/radioisotopes.50.9_381}}</ref><ref>{{Cite journal |和書 |author=鴈澤好博 |author2=高橋智佳史 |authhor3=三浦知督 |author4=清水聡 |year=2013 |title=光ルミネッセンスと熱ルミネッセンスを利用した活断層破砕帯の年代測定法 |journal=地質学雑誌 |volume=119 |issue=11 |pages=714-726 |crid=1390282681217692800 |doi=10.5575/geosoc.2013.0052}}</ref><ref>{{Cite journal |和書 |author=幡谷竜太 |author2=白井正明 |year=2003 |title=浅海成堆積物のOSL年代測定 |journal=第四紀研究 |volume=42 |issue=5 |pages=347-359 |crid=1390282681473570816 |doi=10.4116/jaqua.42.347}}</ref>。

== 脚注 ==
{{reflist}}

== 関連項目 ==
* [[ベータ崩壊]]

== 外部リンク ==
* {{Cite journal |和書 |author=野地俊平 |year=2016 |title={{Doi-inline|10.11316%2Fjpsgaiyo.71.1.0_221|20pAW-7 荷電交換反応遷移強度の詳細測定による超新星前駆現象にかかわる電子捕獲確率の導出}} |journal=日本物理学会講演概要集 |volume=71 |issue=1}}

{{核反応}}
{{Normdaten}}

{{DEFAULTSORT:てんしほかく}}
[[Category:原子]]
[[Category:電子]]
[[Category:原子核物理学]]