Комптона фотоэлектрический

Основным процессом поглощения рентгеновского излучения в диапазоне рабочих энергий, представляющих интерес для микроанализа (1—20 кэВ), является фотоэлектрический эффект. В этом случае энергия кванта рентгеновского излучения полностью передается связанному электрону внутренних оболочек атома, в результате чего происходит испускание электрона (называемого фотоэлектроном) и аннигиляция фотона. Может также происходить неупругое рассеяние рентгеновского излучения, в результате которого происходит изменение энергии за счет эффекта Комптона, при котором рентгеновское излучение взаимодействует со свободным электроном. Для диапазона энергий, представляющего для нас интерес, сечение или вероятность эффекта Комптона настолько мала по сравнению с процессом фотоэлектронной эмиссии, что им можно спокойно пренебречь. Тогда поглощение рентгеновского излучения может рассматриваться исключительно как фотоэлектрический процесс. Для отдельного кванта поглощение является процессом все или ничего , т. е, либо из мишени испускается квант с неизменной энергией, либо он полностью поглощается. Этот факт особенно важен для проводящего анализ исследователя, который регистрирует характеристическое рентгеновское излучение определенной энергии для идентификации поэлементного состава образца. [c.86]

На вид спектра существенное влияние оказывают следующие процессы взаимодействия 7-излучения с детектором фотоэлектрический эффект, эффект Комптона и образование пар. Они проиллюстрированы на рис. 8.4-7 вместе с идеализированным спектром, показывающим вклад отдельных типов взаимодействий в образование спектра. Фотоэлектрический эффект преобладает в области низких энергий и его вероятность быстро уменьшается с ростом энергии 7-излучения. Вероятность эффекта Комптона медленно падает с ростом энергии фотона, а вероятность процесса образования пар быстро увеличивается при увеличении энергии фотона выше порогового значения 1,02 МэВ. [c.109]

Сцинтилляторы, которые наиболее часто применяются для гамма-спектрометрии, представляют собой одиночные кристаллы йодида натрия, активированного таллием. Сцинтилляционные спектры гамма-излучения состоят из одного или более острых характерных фотоэлектрических пиков, соответствующих энергиям источника гамма-радиации. Поэтому эти спектры полезны для идентификации, а также для обнаружения гамма-излучающих примесей в препарате. Кроме характерных пиков, в спектре обычно имеются и другие пики, обусловленные вторичным воздействием радиации на сцинтиллятор и его окружение, таким, как обратное отражение, аннигиляция позитронов, суммирование совпадений и флуоресцентные рентгеновские лучи. Кроме того, в результате рассеяния гамма-фотонов в сцинтилляторе и окружающих материалах возникают щирокие полосы, известные как спектры Комптона (эффект Комптона). Калибровка прибора производится с помощью известных образцов радиоактивных изотопов, энергетические спектры которых определены. Форма спектров будет различной в зависимости от используемых приборов это определяется различной формой и размерами кристаллов, применяемыми защитными материалами, расстоянием между источником излучения и детектором, а также типами дискриминаторов, используемых в амплитудных анализаторах импульсов. При использовании спектра для установления подлинности радиоизотопов необходимо сравнивать спектр исследуемого образца со спектром известного вещества, радиоактивность которого измерена тем же прибором и при тех же условиях. [c.78]

Явления, обнаруживаемые при бомбардировке вещества гамма-лучами, связаны либо с эффектом Комптона, либо с фотоэлектрическим эффектом. Поступающая энергия гамма-лучей выявляется в этих двух эффектах. Поскольку бомбардировка каждого элемента представляет собой особый случай, то для того чтобы дать полное описание явления, пришлось бы рассмотреть огромное число примеров. В тех случаях, когда подтверждается правильность некоторых очень важных допущений, можно определить порядок величины для распределения энергии при непосредственном взаимодействии гамма-лучей с веществом. Последующее поглощение вторичных излучений, а также образование ионов и возбужденных состояний будут рассмотрены ниже. Изменения соответствующего поперечного сечения для эффекта Комптона (ос) и фотоэлектрического эффекта (ор) как функции энергии поступающего гамма-излучения известны для большого числа элементов [47, 49, 50]. На рис. 7 приведены эти изменения для воздуха, алюминия, меди и свинца. В случае гамма-лучей с высокой энергией имеет место только эффект Комптона, тогда как причиной рассеяния энергии мягкого гамма-излучения является один лишь фотоэлектрический эффект. Кривые, которые показывают изменения поперечного сечения для обоих указанных эффектов, пересекаются при энергии Ег, характерной для данного элемента мишени. Изменения значений Ег, нанесенных на график, в зависимости от атомного номера Z, как видно из рис. 8, дают правильную кривую. [c.191]

Сравнительно простое описание распределения энергии падающего фотона возможно при следующем допущении если для данного элемента поступающая у-энергия превышает Ег, то имеет место только эффект Комптона, а для величин энергий, меньших Ег, возникает лишь фотоэлектрический эффект. [c.191]

А (0,124 Мэе) сдвиг составляет 25%. Эффект Комптона превалирует в области более коротких волн и наиболее важен в интервале энергий 0,01—1 Мэе. На рис. 6 показано относительное значение фотоэлектрического эффекта и эффекта Комптона в интервале энергий, в котором рождение пар (см. ниже) не играет роли. [c.35]

На рис. 7 показаны относительные вклады фотоэлектрического эффекта, эффекта Комптона и рождения пар в массовый коэффициент поглощения, как функция энергии кванта излучения. Рис. 7, а относится к воде, а рис. 7, б — к углероду. Эти кривые заимствованы из данных Гейтлера [8], обработанных Беком и Александером [9]. Изучение этих данных показывает, что массовый коэффициент поглощения сначала быстро уменьшается с ростом энергии кванта, а затем медленно возрастает после 1 Мэе, вследствие растущего значения процесса рождения пар. [c.36]

Фотоэлектрический эффект, эффект Комптона. Объясняются при помощи представления [c.392]

Процесс образования пар, имеющий существенное значение лишь для элементов с большим атомным номером, происходит вблизи ядра благодаря сильному электрическому полю. Что касается распределения избыточной энергии между обоими электронами после образования пары, то наиболее вероятным будет тот случай, когда их энергии одинаковы, однако, как и в случае эффекта Комптона,могут появляться электроны со всеми возможными значениями энергии. Так же как и при фотоэлектрическом эффекте, при образовании пар происходит полное исчезновение фотона. [c.39]

Лучи (и рентгеновские лучи) передают свою энергию в основном через фотоэлектрический эффект, эффект Комптона и процесс образования пар электрон — позитрон. [c.355]

Относительный вклад каждого из трех рассмотренных процессов в ослабление у-излучения изменяется в зависимости от энергии у-квантов и атомного номера вещества поглотителя. Вероятность фотоэлектрического поглощения резко уменьшается с ростом энергии у-квантов, вероятность комптоновского рассеяния тоже падает, но несколько медленнее, а вероятность образования пар растет с повышением энергии, начиная с 1,02 Мэв. С ростом атомного номера Z вещества поглотителя фотоэффект возрастает пропорционально Z , комптон-эффект — пропорционально Z, а эффект образования пар—Z2. На рис. 14 показаны области энергии у-квантов, в ко- [c.36]

Было известно уже за несколько лет до этого, что при рассеивании у-лучей большой энергии количество получающихся электронов превышает теоретически ожидаемое на основании фотоэлектрического эффекта и эффекта Комптона эта аномальная или избыточная абсорбция усиливается с увеличением атомного номера рассеивающего элемента и составляет в случае рассеивания свинцом у-лучей с энергией в 2,6 10 электрон-вольт около 20% общего количества. [c.17]

Наиболее существенными типами взаимодействия у- У ей с веществом являются фотоэлектрический эффект, комптон-эффект и образование пар. [c.280]

При комптон-эффекте у-квант взаимодействует с внешними электронами, которым он отдает часть своей энергии. Происходит рассеяние у-кванта. Рассеянное излучение продолжает дальнейшее взаимодействие с внешними электронами других атомов оно обыкновенно заканчивается фотоэлектрическим эффектом. Поглощение за счет комптон-эффекта почти не зависит от природы вещества и пропорционально числу электронов в единице объема поглотителя. [c.280]

Фотон -лучей высокой энергии Еу>20 МэВ) может образовать пару электрон—позитрон. Поглощение энергии при эффекте Комптона пропорционально электронной плотности, т. е. числу электронов в единице объема, в то время как скорости фотоэлектрического поглощения и образования пар возрастают с увеличением порядкового номера вещества. [c.82]

Двойственность природы излучения. Явления диффракции света свидетельствуют о его волновой природе. С другой стороны, фотоэлектрические явления и эффект Комптона [ ] указывают на то, что излучение распространяется в виде частиц, обычно называемых. фотонами . Таким образом, при различных методах исследования обнаруживается та или другая сторона природы света. Если излучение рассматривать как поток фотонов, то, применяя в качестве измерительного приспособления электрон, их поло кение можно определить почти точно если же применить диффракционную решетку или узкую щель, то направление потока фотонов перестает быть определенным, о чем свидетельствует получающаяся диффракционная картина. Таким образом, в опыте Комптона положение фотона можно определить, но, вследствие столкновения последнего с электроном, происходит изменение импульса, что, как будет показано ниже, означает невозможность точного определения длины волны. В то же время при помощи решетки можно точно определить длину волны или импульс фотона, но при этом, как будет показано ниже, становится неопределенным положение фотона. Это показывает, что вообще должна существовать обратная зависимость между неточностью измерения положения фотона и неточностью измерения его импульса или длины волны. [c.39]

НИЯ классической физики. Загадочной является все же двойственная корпускулярно-волновая природа света. В явлениях дифракции и интерференции свет ведет себя подобно волне, а в фотоэлектрическом эффекте и эффекте Комптона — как поток частиц. [c.21]

Для более коротких волн, например 0,1 А, поглощение также происходит в результате фотоэлектрического эффекта, но лишь до некоторой степени для волн этой длины существен другой механизм поглощения — эффект Комптона. В этом процессе квант излучения не поглощается полностью, а рассеивается электроном с потерей лишь части своей энергии и, следовательно, одновременно с увеличением длины волны. Энергия, потерянная фотоном, передается электрону, который в результате этого покидает атом. В зависимости от угла, на который рассеивается квант, энергия комптоновских электронов отдачи может изменяться от нуля до некоторого максимума, представляющего некоторую часть кванта энергии, величина которой зависит от длины волны. [c.15]

Проходя через вещество, рентгеновские и улучи теряют энергию главным образом путем фотоэлектрического поглощения или путем упругого соударения с орбитальными электронами (эффект Комптона). Другие виды потери энергии, например образование пар электрон — позитрон или ядерное поглощение, приобретают большое значение только при очень высоких энергиях (для воды выше 25 Мэе), и поэтому здесь нет нужды их [c.508]

Рис. 1—3. Относительная частота фотоэлектрического эффекта и образования пар в углероде (по Фано, 1954) 1 — фотоэффект, 2 — комптонов-ский эффект, 3 — образование пар

Дифракция электронов. Как фотоэлектрический эффект, так и эффект Комптона говорят о корпускулярной природе света. Потоб-Hoii точки зрения придерживались ранее, хотя она противоречила давно установленной волновой теории света, но нозжс от нее от- [c.430]

Фотоэлектрический эффект представляет основной процесс взаимодействия в ВЧСе-детекторе. При фотоэлектрическом эффекте падающий 7-квант выбивает из атома связанный электрон, называемый фотоэлектроном, и передает ему полную энергию за вычетом энергии связи электрона. Энергия связи обычно пренебрежимо мала по сравнению с энергией 7-излучения. Если кинетическая энергия фотоэлектрона полностью расходуется в процессе вторичной ионизации в чувствительном объеме детектора, тогда амплитуда полу-чешюго импульса соответствует первоначальной энергии 7-кванта. Сигналы, полученные таким путем от 7-излучения определенной энергии, проявляются в 7-спектре как узкие пики, называемые фотопиками. Однако следует сознавать, что в образование этих пиков фотоэлектрический эффект вносит основной, но не исключительный, вклад. Действительно, более сложные процессы, включающие эффект Комптона и образование пар, могут приводить к общему поглощению 7-излучения в детекторе, образуя импульсы, идентичные импульсам фотоэффекта. Следовательно, более правильным названием этого пика является пик полной энергии. [c.109]

Рис. 7. Изменение коэффициентов поглощения для эффгкта Комптона (а ), фотоэлектрического эффекта (Зр) и суммы коэффициентов поглощения всей массой для различных веществ при энергии Е гамма-лучей [90].

В этот момент энергия гамма-излучения такова, что вероятность взаимоде 1Ствия по типу фотоэлектрического эффекта становится больше, чем по типу эффекта Комптона. Следует обратить внимание на тот факт, что удаление электрона с Х-уровня будет происходить легче всего [47, 49], когда будут достигаться условия резонанса. [c.194]

Число образованных при этом ионов всегда очень мало по сравнению с числом прореагировавших молекул. Вопрос о роли этого явления в механизме химических процессов остается пока открытым. Комптон и Лэнгмюр пришли к выводу, что эмиссия электронов при действии таких газов, как H S, H l, СО , НгО, СОС , S l,, О,, lj и ВГг, на электроположительные металлы, как например натрий, калий и амальгамированный алюминий, является отчасти термоионной, а отчасти фотоэлектрической, связанной с явлениями хемилюминесценции. Однако наблюдалось много других случаев эмиссии ионов и электронов, где образование электронов следует повидимому отнести за счет испускания их активными молекулами, энергетически способными к такой эмиссии и образующимися в качестве промежуточных продуктов при химической реакции О. В. Ричардсон (Ri hardson) и Линд дали в своих книгах превосходный обзор работ об ионизации яри химических процессах. Более позднее исследование Брюйером окисления NO, термического распада NOj, N Og и О3 и окисления NO, посредством Og привело к выводу, что отношение числа образующихся при реакции ионов к числу прореагировавших молекул порядка 10 . [c.53]

Дуализм волн и корпускул. Рассматривая разные опти ческие явления, легко видеть, что в некоторых из них свет веде себя как поток материальных частиц (фотонов), а в других — как. волны. К первым относится большинство явлений, связанных с испусканием и поглощением света материальными телами. Они хорошо объясняются квантовой, т. е. корпускулярной теорией света, то время как волновая теория не только не объясняет их, яс даже им противоречит. Яркими примерами могут служить рассмотренные выше фотоэлектрический эффект и эффект Комптона, где фотоны ведут себя примерно так, как материальные тела с определенной массой и кинетической энергией, летящие по определенным направлениям. В противоположность этому большинстз. -явлений, связанных с распространением света (диффракция, и -терференция, поляризация и пр.), хорошо объясняются волново теорией света, ко находятся в полном противоречии с корпускулярной. Квантовая теория света внесла, таким образом, в физические представления непривычный дуализм — мы принуждены приписывать свету двойственные свойства волн и корпускул. [c.41]

Поглощение у-лучей в веществе происходит по одному из трех механизмов. Если энергия уквантов составляет около ЮкэВ (А, > 0,15 нм), то при взаимодействии фотона с атомом наблюдается фотоэлектрический эффект. Кинетическая энергия выбитого электрона равна энергии падающего фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Фотон при этом полностью поглощается, и, следовательно, такой процесс не изменяет энергии фотонов проходящего пучка, а уменьшает только их общее число. С увеличением энергии падающих фотонов существенную роль начинает играть эффект Комптона. Фотон сталкивается с атомным электроном и претерпевает упругое рассеяние, при этом энергия падающего кванта распределяется между электроном отдачи и фотоном рассеяния. Возникающий электрон отдачи в свою очередь вызывает ионизацию вещества. [c.320]

Поглощение улучей в веществе происходит по одному из трех механизмов. Если энергия уквантов составляет около 10 кэв (X > 1,5 А), то при взаимодействии фотона с атомом наблюдается фотоэлектрический эффект. Кинетическая энергия выбитого электрона равна энергии поглощенного фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Фотон при этом полностью поглощается и, следовательно, такой процесс не изменяет энергию фотонов проходящего пучка, а лишь уменьшает общее число фотонов. По мере увеличения энергии падающих фотонов существенную роль начинает играть эффект Комптона. Фотон сталкивается с атомным электроном и претерпевает упругое рассеяние, при этом энергия падающего кванта распределяется между электроном отдачи и фотоном рассеяния. Возникающий электрон отдачи, в свою очередь, вызывает ионизацию вещества. В случае эффекта Комптона общее число фотонов остается неизменным, хотя энергия их уменьшается (увеличивается длина волны Я) и, кроме того, изменяется направление их движения. Эти рассеянные фотоны также могут вызывать ионизацию вещества. Вероятность комптоновского взаимодействия зависит от числа электронов, приходящихся на единицу площади поперечного сечения вещества. Если энергия у-квантов больше 1,02 Мэе (Я<10 2А), то более вероятен третий процесс — образование пар. Фотон при этом превращается в пару электрон — позитрон. Так же, как и при фото- [c.244]

При прохождении через материальные среды -лучи поглощаются значительно меньше, чем а- и р-лучи, и поэтому проникают гораздо дальше их. Ослабле-Рис, 63. Схема эффекта Комптона. ие интенсивности пучка - -лучей зависит от нескольких процессов, из которых существенное значение имеют три фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние и образование пар е" -Н е . В разных областях энергии -лучей преобладает тот или другой из этих процессов. [c.150]

Для рентгеновых и у-лучей это отношение эквивалентно отношению значений т Ьа,1, где т — фотоэлектрический коэффициент поглощения, а Оа — часть комптонов-ского коэффициента рассеяния, соответствующая доле энергии, передаваемой электронам отдачи. Величину (часть коэффициента рассеяния, соответствующая энергии рассеянного излучения) учитывать ие следует, так как излучение, рассеянное в малом объеме облучаемого воздуха или ткани, обычно не влияет на ионизацию в этом малом объеме. Когда облучают большой объем ткани, излучение, рассеянное от окрулоющих тканей, будет, конечно, создавать в данной клетке добавочную ионизацию, однако если ионизацию измерить п полости, окру кешюй тканью или близким к ней по составу веществом, рассеянное излучение учитывается при определении дозы в рентгенах и, следовательно, правильнее будет пользоваться коэффициентом г-гва, а не т+Оо+< 1- [c.256]