Фотоэлектрическое поглощение

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

Рис. 5.5. Зависимость массового коэффициента фотоэлектрического поглощения рентгеновских лучей т/р в Ge и Ag от длины волны

Таблицы 6.1ШП - 6.ЗШП дают возможность вычислять массовые коэффициенты ослабления на любой длине волны в интервале от 0,18 до 10 А элементами, атомные номера которых находятся в диапазоне от 2 до 100. В таблице 6.4ШП приведены численные значения массовых коэффициентов фотоэлектрического поглощения рентгеновского излучения в интервале длин волн 4-44 А атомами элементов в диапазоне от Ве до Аз. Для этой области длин волн численным значением массового коэффициента рассеяния можно пренебречь. [c.103]

Рис. 1Х.1. Схемы процессов взаимодействия у-излучения с веществом а) фотоэлектрическое поглощение у-квантов 6) процесс внутренней конверсии в) неупругое поглощение у-квантов.

Рис. I. Относительная вероятность фотоэлектрического поглощения /), комптоновского рассеяния 2), образования пар электронов (3) при облучении углерода.

Процессы внутренней конверсии и неупругого рассеяния у-квантов ядрами важны лишь в узкой области энергий вблизи ядерного резонанса. В области же энергий, выходящих за пределы резонанса, ослабление пучка у-квантов обусловлено в основном фотоэлектрическим поглощением. [c.177]

Фотоэлектрическое поглощение рентгеновского излучения мертвым слоем кремния приводит к эмиссии 5 /С-рентгеновско-го излучения из этого слоя в активный объем детектора. Это рентгеновское излучение кремния, которое не идет от образца, появляется в спектре в виде небольшого пика кремния, так называемого пика внутренней флуоресценции кремн Ия. Пример такого эффекта показан на спектре чистого углерода (рис. 5.26), в котором имеется также заметный край поглощения кремния. Для различных случаев количественного анализа интенсивность этого флуоресцентного типа соответствует кажущейся концентрации в 0,2 вес. % или меньше 51 в образце. [c.223]

Применение эффекта фотоэлектрического поглощения для регистрации рентгеновских лучей. Детекторы рентгеновского излучения [c.153]

В таблице 6.4ШП приведены численные значения масс-совых коэффициентов фотоэлектрического поглощения для целочисленных значений длин волн в интервале 4-44 А при поглощении этого излучения атомами элементов в диапазоне от Ве до Аз. Значения массовых коэффициентов фотоэлектрического поглощения для нецелочисленных значений длин волн находят с помощью данных этой таблицы путем интерполяции. При этом, если между соседними целочисленными значениями длин волн расположен край поглощения элемента с атомным числом 2, то такую интерполяцию проводить нельзя. [c.103]

Определить массовый коэффициент фотоэлектрического поглощения излучения с длиной волны Я. = 41 А в углероде. По данным табл. 6.4ШП для этой длины волны в углероде коэффициент т = 40034 см" /г. [c.104]

Массовые коэффициенты фотоэлектрического поглощения для области длин волн от 4 до 44 А [c.107]

Метод двух трех) энергий непосредственно базируется на современной теории и аналитическом описании взаимодействия рентгеновского излучения с веществом в диапазоне энергий. При контроле в области до 1,022 МэВ (метод двух энергий) отдельно учитывается вклад фотоэлектрического поглощения и комптоновского рассеяния. [c.132]

При флуоресцентном анализе исследуемая проба, нанесенная тонким слоем на подложку из легкого материала, облучается потоком у-квантов с энергией, достаточной для возбуждения /С-уров-ня атомов анализируемого элемента. Так как основным процессом взаимодействия излучения с анализируемыми элементами является фотоэлектрическое поглощение, то вторичное излучение, выходящее из пробы в направлениях, отличных от направления первичного излучения, в основном представляет собой характеристичен ское излучение элементов, присутствующих в образцах. Интенсивность характеристического-излучения в заданном участке спектра пропорциональна содержанию анализируемого элемента в пробе. Как правило, при этом варианте анализа используется относительный метод измерения, при котором содержание анализируемого элемента в исследуемой пробе сравнивается с содержанием его в эталоне. [c.157]

Вероятность фотоэлектрического эффекта пропорциональна линейному коэфициенту фотоэлектрического поглощения, который определяется следующим эмпирическим уравнением Ли [9] [c.36]

Зависимость массовых коэффициентов поглощения от энергии 7-излучения показана на рис. 3-10. Как видно из рисунка, в интервале энергии 0,1—5 Мэе преобладает поглощение за счет комптоновского рассеяния. При увеличении энергии 7-квантов массовые коэффициенты, учитывающие комптоновское рассеяние и фотоэлектрическое поглощение, уменьшаются. При этом возрастание массового коэффициента рассеяния вследствие образования пар оказывается незначительным. Подобной зависимости коэффициентов поглощения от энергии 7-излучения можно ожидать для всех легких веществ. [c.356]

Ослабление интенсивности происходит из-за фотоэлектрического поглощения и рассеяния (образованием электронно-позитронных пар можно пренебречь для лучей, испускаемых обычными рентгеновскими трубками). Эти процессы независимы, поэтому линейный и массовый коэффициенты ослабления являются суммой коэффициентов поглощения и рассеяния х=т+0 я/р=т/р- а/р. [c.149]

Фотоэлектрический эффект (рис. 1, о) представляет собой взаимодействие фотона с атомом в целом, сопровождающееся выбрасыванием одного из атомных электронов. Энергия испускаемого электрона равна энергии падающего фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Поскольку фотон полностью поглощается, фотоэлектрическое поглощение не меняет энергии фотонов проходящего пучка, в результате этого эффекта меняется только их общее число. [c.36]

Следовательно, уравнения (1) и (2) применимы лишь в тех случаях, когда можно принимать во внимание только коэфициенты фотоэлектрического поглощения и поглощения с образованием пар. При этом мы не учитываем таких второстепенных эффектов, как вторичное излучение, вызываемое электронами, и излучение, связанное с аннигиляцией позитронов, возникающих при образовании пар. [c.41]

При каждом акте фотоэлектрического поглощения исчезает один фотон, причем для остающихся фотонов сохраняется то же значение вероятности фотоэлектрического взаимодействия. Таким образом, экспоненциальный характер поглощения фактически сводится к экспоненциальному убыванию числа фотонов [c.41]

Массовый коэффициент ослабления характеризует полное ослабление (фотоэлектрическое поглощение и рассеяние) моноэнергетического рентгеновского излучения атомами химического элемента, имеющего атомный номер 2. При вычислении коэффициента по таблицам 6ЛПШ 6.ЗШП длина волны Х рентгеновского излучения должна быть выражена в ангстремах (А), а численные значения этого коэффициента — в см /г. [c.103]

Поскольку интенсивность очень мягких рентгеновских лучей (1—100 KeV) зачастую можно определять с большей эффективностью, чем интенсивность у-лучей, они представляют существенный интерес при исследованиях с радиоактивными индикаторами. Особенно велико значение этих рентгеновских лучей в тех случаях, когда отсутствуют другие виды излучения. При этом основным видом взаимодействия излучения с веществом является фотоэлектрическое поглощение, так что ионизационные камеры и счетчики должны иметь слабо поглощающие окошки и их следует наполнять газом с высоким коэфициентом поглощения. При измерении интенсивности радиоактивных образцов существенное значение имеет определение поглощения в самих образцах, поскольку эти рентгеновские лучи поглощаются сильнее, чем большинство 8-частиц, особенно в присутствии элементов с большим атомным номером. Для введения соответствующих поправок на поглощение в радиоактивных образцах можно пользоваться теми же теоретическими и практическими методами, которые были описаны для -частиц. [c.53]

Другим источником искажения спектра от моноэнергетического у-излучения является уход фотоэлектронов и характеристического рентгеновского излучения иода из кристалла Nal(Tl). При фотоэлектрическом поглощении у-квантов в кристалле Nal(Tl) энергия полностью передается одному из орбитальных электронов атома, главным образом, /С-электрону. Если такое поглощение происходит вблизи поверхности кристалла, фотоэлектрон, обладающий энергией Ву —Вк, может выйти из кристалла, потеряв в нем часть своей энергии (здесь Ек — энергия связи i -электрона в атоме). [c.73]

Для веществ с малым порядковым номером (вода, воздух и др.) фотоэлектрическое поглощение, начиная с энергий порядка 0,1—0,15 Мэс, становится весьма малым и его можно не учитывать. При высоких энергиях (3 Мэв и выше) заметную роль начинает играть эффект образования пар. Поэтому для [c.336]

Рентгеновские и улучи теряют свою энергию в результате фотоэлектрического поглощения (фотоэффекта), комптоновского рассеяния и образования пар электрон — позитрон. Образование пар осуществляется для фотонов с энергией выше 1,02 Мэв, [c.119]

В случае фотоэлектрического поглощения и комптоновского рассеяния происходит ионизация атомов среды. [c.120]

Коэффициент фотоэлектрического поглощения в расчете на 1 г облучаемой среды, так называемый массовый коэффициент погло- [c.179]

Важной характеристикой прибора является вероятность регистрации у-квантов различной энергии, в частности вероятность того, что зарегистрированные импульсы попадут в область фотопика (веро ятность фотоэлектрического поглощения). Эти вероятности могут быть рассчитаны или определены экспериментально. Зная их, можно по полному числу зарегистрированных у-квантов или по числу квантов, зарегистрированных в фотопике, определить число у-квантов, испущенных препаратом. Зная схему распада изотопа, можно далее рассчитать число распадов в препарате (т.е. абсолютную активность) соответствующего изотопа. Этот метод применим для определения абсолютной активности любых изотопов независимо от типа их распада. Производя съемки спектра в стандартных условиях, можно, наблюдая за изменением интенсивности отдельных фотопиков, определить периоды полураспада изотопов, которым принадлежат соответствующие у-линии. Следует ожидать, что значение методов ядерной спектроскопии будет и далее возрастать. [c.163]

Адсорбцион- но-радиометри- Гамма - абсорбционный Фотоэлектрическое поглощение и ком-птоновское рассеяние гамма-излучения Уголь, железные руды, руды, содер жащие тяжелые химические элементы 200—25 [c.20]

Если фотон освободил электрон с внутренних оболочек атома, место этого электрона занимают электроны с внешних оболочек, испуская при этом излучение, называемое характеристическим и определяемое номерами орбит и номером химического элемента атома. Направление вылета фотоэлектронов при энергиях фотонов менее 0,5 МэВ перпендикулярно направлению движения фотона, а при увеличении энергии фотонов приближается к направлению излучения. Фотоэффект преобладает над другими видами взаимодействия при низкой энергии падающего излучения и при большом атомном номере вещества. Он характеризуется линейным коэффициентом фотоэлектрического поглощения р,ф (1/м), который уменьшается с повышением энергии кванта излучения и возрастает с увеличением атомного номера вещества. При определенных значениях энергии квантов (длины волны) падающего излучения происходят резкие изменения Цф, называемые скачками поглощения, соответствующие достижению энергетических уровней электронов один скачок — в К-серии, три — в Ь-серни, пять — в М-серии и т. д. Скачки поглощения имеют место, когда длина волны падающего кванта становится несколько меньше длины волны фотонов соответствующей серии. [c.294]

В то время как а- и Р-частицы непосредственно возбуждают и ионизируют атомы, у-излучение в основном вызывает эти эффекты после первоначального акта взаимодействия с атомами, при котором возникает заряженная частица. Это фотоэлектрическое поглощение у-квантов, комптоновское рассеяние у-квантов и образование пар. Относительная вероятность этих трех процессов взаимодействия зависит от энергии у-квантов. Пространственное распределение радиационных повреждений для а-, р- и у-излучений различно. а-Части-цы проникают на очень малые расстояния (около 35 мкм для частиц с энергией 5 МэВ) в ткани тела и оставляют за собой характерный прямой след интенсивной ионизации. Р-Частицы проникают на большую глубину (до нескольких мшшиметров для частиц с энергией 1 МэВ) и оставляют след с существенно меньшей плотностью ионизации. у-Излучение может проникнуть в тело на значительную глубину, прежде чем произойдет взаимодействие, приводящее к ионизации. Быстрые нейтроны также глубоко проникают в [c.39]

На рис. 6.3.7 показаны функции отклика Се(Ь1)-спектрометра для у-квантов с энергиями 0,662 МэВ, 1,17 МэВ и 1,33 МэВ. Крайние правые максимумы (7 и 2) амплитудных расгфеделений обусловлены полным поглощением энергии у-квантов в чувствительной области детектора. Пик полного поглощения обусловлен процессами фотоэлектрического поглощения и многократного комптоновского рассеяния с последующим поглощением, причем относительная доля последнего процесса возрастает с увеличением размера чувствительной области детектора. Для высокоэнергетических у-квантов в пик полного поглощения вносят также вклад и импульсы от полного поглощения излучения, возникающего в процессе образования электрон-позитронных пар. [c.105]

Рентгеновские и у-лучн теряют свою энергию в результате трех основных процессов фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), комптоновского рассеяния (комптоновский эффект) и образования пар. Схематически эти процессы показаны на рис. 4. [c.15]

В пропускающей и слоеной мишенях эффект самопоглощения тормозного излучения, довольно значительный при малых энергиях излучения и энергиях, больших края А-нолосы поглощения, объясняет наличие значительной части рентгеновского излучения в наблюдаемом А-нике и широкого максимума при больших энергиях (сдг. рис. 3). Основной вклад в наблюдаемый К-тшк обусловлен, однако, характеристическим излучением, возникающим вследствие ионизации А-оболочки либо неносредственно под действием р-частиц, или же в результате фотоэлектрического поглощения тормозного излучения высокой энергии. [c.53]

Возникновение характеристического излучения может быть обусловлено как прямым взаимодействием р-частицы с атомом, так и фотоэлектрическим поглощением тормозного излучения. Поскольку процессы ионизации и возбуждения р-частицами являются преобладающими по сравнению с процессод образования тормозного излучения, то прямое возбуждение рентгеновского излучения в первом приближении не зависит от тормозного излучения. Флуоресцентное возбуждение, однако, непосредственно зависит от интенсивности тормозного излучения, особенно при энергиях, больших энергий края полосы поглощения для данной мишени. [c.65]

Флуоресцентное возбуждение рентгеновского А-излучения зависит от интенсивности тормозного излучения при энергиях, больших энергии края А-нолосы ноглощения мишени, от сечения фотоэлектрического поглощения (функция от 2 и ) и от выхода флуоресценции (функция от 2). Поскольку интенсивность рентгеновского излучения, возникающего под действием Р-частиц, и эффективность флуоресцентной конверсии составляют всего несколько процентов, то вклад флуоресцентного рентгеновского излучения в полный выход рентгеновского излучения, вероятно, меньше, чем ошибки, возникающие при расчете последнего. [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология