¿Qué es la absorción fotoeléctrica de rayos X? Definición

En el efecto fotoeléctrico, los rayos X experimentan una interacción con un electrón que está ligado a un átomo. La absorción fotoeléctrica domina a bajas energías de los rayos X. Propiedades del material [/ su_quote]

Absorción fotoeléctrica de rayos X

En el efecto fotoeléctrico, un fotón experimenta una interacción con un electrón que está unido a un átomo. En esta interacción, el fotón incidente desaparece por completo y el átomo expulsa un fotoelectrón energético de una de sus capas . La energía cinética del fotoelectrón expulsado (E _e ) es igual a la energía del fotón incidente (hν) menos la energía de enlace del fotoelectrón en su capa original (E _b ).

E _e = hν-E _b

Por lo tanto, los fotoelectrones solo son emitidos por el efecto fotoeléctrico si el fotón alcanza o supera un umbral de energía , la energía de enlace del electrón, la función de trabajo del material. Para rayos X muy altos con energías de más de cientos keV, el fotoelectrón se lleva la mayor parte de la energía del fotón incidente - hν.

A valores pequeños de energía de rayos gamma, domina el efecto fotoeléctrico . El mecanismo también se mejora para materiales de alto número atómico Z. No es sencillo derivar la expresión analítica de la probabilidad de absorción fotoeléctrica de rayos gamma por átomo en todos los rangos de energías de rayos gamma. La probabilidad de absorción fotoeléctrica por unidad de masa es aproximadamente proporcional a:

τ _{(fotoeléctrica)} = constante x Z ^N / E ^3.5

donde Z es el número atómico, el exponente n varía entre 4 y 5. E es la energía del fotón incidente. La proporcionalidad a potencias más altas del número atómico Z es la razón principal por la que se utilizan materiales con alto contenido de Z, como el plomo o el uranio empobrecido en los escudos de rayos gamma.

Aunque la probabilidad de absorción fotoeléctrica de fotones disminuye, en general, al aumentar la energía de los fotones, existen discontinuidades marcadas en la curva de sección transversal. Estos se denominan "bordes de absorción".y corresponden a las energías de enlace de los electrones de las capas ligadas de los átomos. Para los fotones con la energía justo por encima del borde, la energía del fotón es suficiente para experimentar la interacción fotoeléctrica con el electrón de la capa unida, digamos K-capa. La probabilidad de tal interacción es mucho mayor justo por encima de este borde que la de los fotones de energía ligeramente por debajo de este borde. Para los fotones por debajo de este borde, la interacción con el electrón de la capa K es energéticamente imposible y, por lo tanto, la probabilidad cae abruptamente. Estos bordes se producen también en las energías de enlace de los electrones de otras capas (L, M, N… ..).

Interacción de los rayos X con la materia

Aunque se conoce un gran número de posibles interacciones, existen tres mecanismos clave de interacción con la materia. La fuerza de estas interacciones depende de la energía de los rayos X y de la composición elemental del material, pero no mucho de las propiedades químicas, ya que la energía de los fotones de rayos X es mucho mayor que las energías de unión química. La absorción fotoeléctrica domina a bajas energías de los rayos X, mientras que la dispersión de Compton domina a energías más altas.

• Absorción fotoeléctrica
• Dispersión de Compton
• la dispersión de Rayleigh

[/ lgc_column]

Protección de radiación:

1. Knoll, Glenn F., Detección y medición de radiación, cuarta edición, Wiley, 8/2010. ISBN-13: 978-0470131480.
2. Stabin, Michael G., Protección radiológica y dosimetría: Introducción a la física de la salud, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
3. Martin, James E., Física para la protección radiológica, tercera edición, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
4. USNRC, CONCEPTOS DE REACTORES NUCLEARES
5. Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.

Física nuclear y de reactores:

1. JR Lamarsh, Introducción a la teoría de los reactores nucleares, 2ª ed., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Stacey, Física de reactores nucleares, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Glasstone, Sesonske. Ingeniería de Reactores Nucleares: Ingeniería de Sistemas de Reactores, Springer; 4a edición, 1994, ISBN: 978-0412985317
5. WSC Williams. Física nuclear y de partículas. Prensa de Clarendon; 1 edición, 1991, ISBN: 978-0198520467
6. GRKeepin. Física de la cinética nuclear. Addison-Wesley Pub. Co; 1a edición, 1965
7. Robert Reed Burn, Introducción a la operación de reactores nucleares, 1988.
8. Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
9. Paul Reuss, Física de neutrones. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

[/ su_spoiler]

[/ lgc_column]

[/ lgc_column]

Ver también:

Rayos X [/ su_button] [ / lgc_column]

[/ lgc_column]

Esperamos que este artículo, Absorción fotoeléctrica de rayos X , le ayude. Si es así, danos un me gusta en la barra lateral. El objetivo principal de este sitio web es ayudar al público a conocer información importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.