¿Qué es la dispersión de rayos X de Compton? Definición

La dispersión de rayos X de Compton es el proceso en el que los rayos X rebotan en los electrones y ceden parte de su energía inicial (dada por la fórmula de Planck E = hf). Propiedades del material

Dispersión Compton de rayos X

La fórmula de Compton se publicó en 1923 en Physical Review. Compton explicó que el desplazamiento de los rayos X es causado por la cantidad de movimiento de los fotones similar a una partícula . La fórmula de dispersión de Compton es la relación matemática entre el cambio en la longitud de onda y el ángulo de dispersión de los rayos X. En el caso de la dispersión de Compton, el fotón de frecuencia f choca con un electrón en reposo. Tras la colisión, el fotón rebota en el electrón y cede parte de su energía inicial (dada por la fórmula de Planck E = hf). Mientras que el electrón gana impulso (masa x velocidad), el fotón no puede reducir su velocidad.. Como resultado de la ley de conservación del momento, el fotón debe reducir su momento dado por:

Dispersión de Compton — En la dispersión de Compton, el fotón de rayos gamma incidente se desvía en un ángulo Θ con respecto a su dirección original. Esta desviación da como resultado una disminución de la energía (disminución de la frecuencia del fotón) del fotón y se denomina efecto Compton.
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Entonces, la disminución del impulso del fotón debe traducirse en una disminución de la frecuencia (aumento de la longitud de onda Δ λ = λ ‘- λ ). El desplazamiento de la longitud de onda aumentó con el ángulo de dispersión según la fórmula de Compton :

& nbsp;

donde λ es la longitud de onda inicial del fotón λ ‘ es la longitud de onda después de la dispersión, h es la constante de Planck = 6.626 x 10 ^-34 Js, m _e es la masa en reposo del electrón (0.511 MeV) c es la velocidad de la luz Θ es la dispersión ángulo. El cambio mínimo en la longitud de onda ( λ ′ – λ ) para el fotón ocurre cuando Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) y es al menos cero. El cambio máximo en la longitud de onda ( λ ′ – λ) para el fotón ocurre cuando Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). En este caso, el fotón se transfiere al electrón tanto momento como sea posible. El cambio máximo en la longitud de onda se puede derivar de la fórmula de Compton:

La cantidad h / m _e c se conoce como la longitud de onda de Compton del electrón y es igual a 2,43 × ^10-12 m .

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

References:

Protección de radiación:

Knoll, Glenn F., Detección y medición de radiación, cuarta edición, Wiley, 8/2010. ISBN-13: 978-0470131480.
Stabin, Michael G., Protección radiológica y dosimetría: Introducción a la física de la salud, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
Martin, James E., Física para la protección radiológica, tercera edición, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
USNRC, CONCEPTOS DE REACTORES NUCLEARES
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:

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

Ver también:

Rayos X [ / lgc_column]

Esperamos que este artículo, Dispersión de rayos X de Compton , 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.