https://www.indianradiology.com/2004/11/tc-99-decay-scheme.html lijkt je opmerking te bevestigen:

Beste Ibtihal,

De info in de opgave is zeker niet correct. Deze vraag is op 10 maart 2023ook al voorbij gekomen en toen heb ik dat ook aangegeven.

https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/88478/vraag-examen

Voor de juiste vervalgegevens kan je het beste kijken op de website van de ICRP (en dan specifiek ICRP report 38; gratis te downloaden vanaf hier: https://www.icrp.org/page.asp?id=5) of van van het IAEA en dan specifiek hier: https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html

Ik moet toch een kleine correctie doen op jouw bewering dat Mo-99 niet naar de grondtoestand van Tc-99 vervalt, dit gebeurt in 12% van de gevallen, in de overige 88% van de gevallen vervalt het inderdaad naar de aangeslagen toestand Tc-99m.

Tc-99m kan vervolgens vervallen op 2 manieren: via bèta-min verval naar stabiel Ru-99 (0,0037% waarschijnlijkheid) of via isomeer verval naar Tc-99 (99,9963% waarschijnlijkheid). Het isomeer verval van Tc-99m verloopt vervolgens: 

1. voor 0,000000007% via gamma-emissie van 2,2 keV en voor 99,977799993% via interne conversie naar een volgende aangeslagen niveau van Tc-99; vanaf dit aangeslagen niveau verloopt het verval voor 89% via gamma-emissie van 140,5 keV en voor 11% via interne conversie naar de grondtoestand van Tc-99, dit gehele proces gebeurt overigens vrijwel instantaan;
2. met een emissiewaarschijnlijkheid van 0,0222% via gamma-emissie van 142,6 keV direct naar de grondtoestand van Tc-99.

Het klopt dat je conversie elektronen geen bèta-min deeltjes noemt; bèta-min deeltjes zijn afkomstig uit de kern, terwijl conversie elektronen afkomstig zijn uit de schillen. Bovendien is bètastraling niet mono-energetisch, maar is er sprake van een energiespectrum terwijl conversie elektronen mono-energetisch zijn.

Met vriendelijke groet van een stralingsdeskundige,

Leon

Beste meneer Leon, bedankt voor uw reactie en de bevestiging dat 340keV moet zijn (beetje meer dan) 140keV. Ik had mijn info uit die live chart https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html die u noemt.Ik zag de opgave in de vraagbaak topic "Frequentie en energie" van medio jan.2025. Het is vraag 1 "Technetium" uit centraal examen vwo 1995 tijdvak 1 https://nvon.nl/examen/examen-1995-1-vwo-natuurkunde

Ik heb nog wel een vraagje aan u voor verduidelijking (niet discussie of iets in twijfel trekken). U zegt dat Mo-99 in 12% van de gevallen rechtstreeks naar grondtoestand Tc-99 vervalt. Dat kan ik nergens vinden in de ICRP report 38 (pag 242-243 papiernummers, niet pdf nummers) of in de live chart van nds iaea.In het verval schema van icrp op pag242 staat geen rechtstreeks beta-min verval naar de grondtoestand van Tc-99 maar wel beta5, beta6, beta7 naar aangeslagen toestanden van Tc-99. En beta5,6,7 telt volgens pag243 op tot vrijwel 100% (y=yield neem ik aan en beta2,4 is heel erg weinig). De percentages van beta5,6,7 op pag243 zijn gelijk aan die in de live chart > Decay Radiation en ook daar is "Daughter level" niet 0.

Dus mijn vraag is nog: hoe kan ik in icrp 38 en live chart zien dat Mo-99 in 12% van de gevallen rechtstreeks naar de grondtoestand van Tc-99 vervalt via beta emissie ?

Dank u wel, Ibtihal

Beste Ibtihal,

Het is altijd goed om kritisch te zijn!

Als stralingsdeskundige maak je gebruik van verschillende informatiebronnen waaronder die ik hierboven heb genoemd, maar ook bijvoorbeeld van het boek 'Inleiding tot de stralingshygiëne' van A.J.J. Bos (uitgave 2007) en 'The Radionuclide Handbook' van A.S. Keverling Buisman (uitgave 2020). Het gegeven dat het verval van Mo-99 voor 12% (nauwkeuriger 12,4%) direct naar de grondtoestand van Tc-99 en voor 88% (nauwkeuriger 87,6%) via Tc-99m naar de grondtoestand van Tc-99 gaat heb ik uit The Radionuclide Handbook zonder naar het vervalschema te kijken, aangezien ik ervan uitga dat deze informatie klopt. Door jouw vraag hierboven moest ik dus toch het vervalschema van Mo-99 uit ICRP 38 raadplegen. 

Als je goed naar het vervalschema van Mo-99 kijkt uit ICRP 38 dan zie je dat 4 van de vervalopties via Tc-99m gaan (energieniveau 0.1426) namelijk via β^-₅ gevolgd door γ₂₇ (yield 4,32%) + via β^-_? gevolgd door γ₁₉ (yield 0,0545%) + via β^-₆ gevolgd door γ₁₁ (yield 1,19%) + via β^-₇ (yield 82,0 %), zodat de totale yield hiermee op 87,6% komt. De overige 12,4% verloopt dus niet via Tc-99m maar via andere aangeslagen toestanden van Tc-99! Omdat de gemiddelde levensduur (halveringstijd) van deze aangeslagen toestanden in de orde van 10^-14 seconden is, en dus niet meetbaar is (i.t.t. tot de isomere toestand van Tc-99m met een halveringstijd van 6 uur), kan dit verval als momentaan worden beschouwd, en zeggen we dat dit verval direct naar de grondtoestand van Tc-99 is.  Hopelijk is het zo duidelijk, zo niet dan hoor ik graag van jou.

Met vriendelijke groet,

Leon

Hallo Ibtihal en Leon,

Met veel interesse heb ik jullie discussie gevolgd! De opgave over Tc-99m heb ik vele jaren als schoolexamenopgave gebruikt bij mijn VWO-leerlingen (niet wetende dat de energie van het gammafoton 0,14 MeV moet zijn i.p.v. 0,34 MeV). Jullie discussie moet ik wel een tweede keer goed lezen om alles beter te begrijpen! Wel ben ik mij vandaag gaan verdiepen in de productie en vele toepassingen van Tc-99m. In ieder enorm bedankt!

Mvg.

Mauk

Beste meneer Leon,

Jaar in jaar uit leer ik veel van uw inzendigen hier, dank u wel !

Nu geleerd, wat ik nog niet wist:

1) Voor 99m-Tc en "isomeer verval" van Tc-99 telt uitsluitend het niveau 142.6keV. En zelfs niet het nabije niveau 140.5keV, terwijl diverse bronnen vooral gamma's van 140.5keV noemen bij het isomeer verval ((nu begrijp ik waarom.)

2) Voor de vraag of Mo-99 ook rechtstreeks kan vervallen naar Tc-99 grondtoestand, moet ik niet de beta yields optellen (maar kijken naar de gamma/ic overgangen naar de grondtoestand, zie 3). Want de yields van beta5, beta6, beta7 tellen op tot vrijwel 100% zowel in icrp38 als live chart. Al deze drie beta vervallen gaan indirect (5 en 6) of direct (7) naar 99m-Tc. Zodat ik dacht dat er geen beta verval mogelijkheid overbleef rechtstreeks naar de grondtoestand. Zo ben ik op het verkeerde been gezet. Deze drie beta yields lijken "genormeerd" op 100% naar 99m-Tc, waarom??

3) De enige gamma/ce overgangen naar Tc-99 grondtoestand die niet (direct of indirect) via het 142.6keV niveau lopen zijn gamma8 (van 181.1keV naar grond) en gamma2 (van 181.1 via 140.5 naar grond) met yield 1.16+3.77+6.06+0.762=11.75% (icrp38 pag 243). Hier is uiteraard beta-min verval van Mo-99 vooraf gegaan. Als je zo telt, vervalt afgerond statistisch 12% van Mo-99 vrijwel momentaan naar Tc-99 grond. Dat komt overeen met uw beschrijving.

4) "Als het technetium direct in de grondtoestand ontstaat,.." in de opgave is strict genomen incorrect, want het gaat toch via een aangeslagen Tc-99 (niet 142.6keV niveau). Maar zoals u zegt, in de praktijk is "direct naar grondtoestand" wel gebruikelijk want vrijwel momentaan (A.J.J. Bos section 1.3.6) en zeker op vwo verdedigbaar. Blijft in de opgave als enige "harde fout" over de 340keV.

U zegt "het is altijd goed om kritisch te zijn!' Mee eens. Tot mijn verbazing zag ik 'Inleiding tot de stralingshygiëne' (fysiek boek, editie 2009 ) al in het eerste uurtje random doorbladeren: "primorbide radionucliden" (inhoudsopgave section 7.4.1.1, wel correct "primordiale" op pag166) en een incorrecte vervalvergelijking voor elektronvangst in section 1.3.4 op pag25 na "Het verval van moedernuclide X..." alsof er een positron wordt gevangen. Terwijl dit toch een handboek voor professionals is. Kritisch zijn met constructieve bedoelingen en constructieve inhoud: daar moet ik in deze vraagbaak mee oppassen. Ik wil niet de volgende zijn die gecanceld word.

Nogmaals vriendelijk dank, Ibtihal

Even een "voetnoot" (tussendoor): Ongeveer 2 en een half jaar geleden heb ik een behoorlijk zware hartoperatie moeten ondergaan (4-voudige bypass). Dankzij het gebruik van Tc-99m zijn mijn (behoorlijk verstopte) kransslagaderen in beeld gebracht (ik mocht toen op het scherm meekijken). "Dotteren" was geen optie. De operatie die 10 dagen later volgde was (gelukkig) succesvol voor mij.

Nogmaals bedankt dat ik even kon "meeliften" op jullie (zeer interessante) natuurkundige discussie!

Mvg.

Mauk Brouwer (docent natuurkunde)

Beste Ibtihal,

Onder punt 2 hierboven stel je de vraag waarom de drie beta yields "genormeerd" lijken op 100% naar 99m-Tc. Dit lijkt inderdaad zo, maar dit komt door afronding van de betreffende yields! In werkelijkheid hebben deze drie bèta-vervalwijzen een totale yield van 99,76%. Dit betekent dat de overige 6 bèta-vervalwijzen slechts een totale yield hebben van 0,24%. Vanwege de zeer lage yield worden deze niet meegenomen in de lijst met uitgezonden straling onder het vervalschema in ICRP 38. Deze informatie is wel te vinden via: https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html

@ Mauk: fijn dat de toepassing van Tc-99m heeft bij kunnen dragen aan het herstel van jouw gezondheid.

Mvg,

Leon

Beste meneer Leon,

dat de overige 6 beta verval wijzen niet in de lijst uitgezonden straling van icrp38 staan omdat hun yields te laag zijn, dat begreep ik wel. Het staat onder de lijst: "omitted".

Maar mijn idee over "normering" is anders. Beta5, beta6 en beta7 van icrp gaan alledrie indirect (beta5, beta6) of direct (beta7) via het "isomere niveau" 142.6keV van 99m-Tc, samen 99.76%. Dus dacht ik eerst dat 99.76% van al het beta verval van Mo-99 isomeer verval is. Als dat zo zou zijn (#nee), kan er geen 12% betaverval van Mo-99 niet-isomeer verval zijn via andere aangeslagen toestanden van Tc-99 vrijwel rechtstreeks naar de grondtoestand.

Met uw uitleg weet ik nu dat 12% van het beta verval van Mo-99 niet via het isomere niveau van 142.6keV maar via andere aangeslagen toestanden gaat. Die 12% gaat vrijwel momentaan, zeg maar rechtstreeks, naar de grondtoestand van Tc-99. Zoals bedoeld in laatste zin van de opgave.

Kennelijk is de yield van beta5+6+7 niet 99.76% van al het betaverval van Mo-99, maar is de yield van beta5+6+7 99.76% van "het deel van het betaverval van Mo-99 dat via het isomere niveau van 142.6keV verloopt". Denk ik nu. Opgelost.

Excuus dat ik traag van begrip ben, het is niet mijn vak.

mvg, Ibtihal