Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2



Σχετικά έγγραφα
P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ q, p

Ακτινοβολία µετάπτωσης (Transition Radiation)

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

3. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ KAI ΥΛΗ

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΚΑΙ ΥΛΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

ΑλληλεπίδρασηΦωτονίων καιύλης. ηµήτρηςεµφιετζόγλου Εργ. ΙατρικήςΦυσικής Παν/µιοΙωαννίνων

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Παραγωγή ακτίνων Χ. V e = h ν = h c/λ λ min = h c/v e λ min (Å) 12400/V

Διάσπαση σωµατιδίων. = m C 2 + p 2 = m C 2 + E B 2! m B E C = (E B = (E C. p B. , p), p C. ,- p) = (m A , 0) p A = E B. + m C 2 + E B 2! m B.

ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Άσκηση 1. 1s 2s 2p (δ) 1s 3 2s 1. (ε) 1s 2 2s 1 2p 7 (στ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

Πειραματική Ενότητα I ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΑΜΜΑ ME ΤΗΝ YΛH

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΦΩΣ ;;; Σωματιδιακή εικόνα (I.Newton) Κυματική εικόνα (C.Huygens T. Young)

Οι φυσικές διαδικασίες της Αστροφυσικής Υψηλών Ενεργειών

Μελέτη της ακτινοβολίας γ µε τη βοήθεια απαριθµητή Geiger - Muller

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 1: Ανασκόπηση Σύγχρονης Φυσικής. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: PHYS215 Π. Παπαγιάννης

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Πηγές Πηγές Ταχέων Ηλεκτρονίων internal conversion internal conversion

Απώλεια Ενέργειας λόγω Ιονισμού

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Μια εισαγωγή στις Ακτίνες Χ. Πηγές ακτίνων Χ Φάσματα ακτίνων Χ O νόμος του Moseley Εξασθένηση ακτινοβολίας ακτίνων Χ

Ανιχνευτές σωματιδίων

1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ IONTIZOYΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (ΑΚΤΙΝΕΣ Χ γ) Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Παν/μιο Αθηνών

Κανονικη Εξεταστικη

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Η ακτινοβολία γ παράγεται από διεγερμένους πυρήνες κατά τη μετάπτωσή τους σε χαμηλότερα ενεργειακά επίπεδα.

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΕΛΕΥΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΜΕΣΟΥ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

# αλλ/σεων με e # αλλ/σεων με πυρήνες

Αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 27 ΜΑΪΟΥ 2005 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

Απορρόφηση ακτινοβολίας-β από την ύλη

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2011

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μοίρας. ΣΟΛΩΜΟΥ 29 - ΑΘΗΝΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΚΤΙΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Ι

Yukawa: στην προσπάθεια να εξηγήσει τις δυνάμεις μεταξύ n-p στον πυρήνα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΑλληλεπίδρασηΦορτισµένων ΣωµατιδίωνκαιΎλης. ηµήτρηςεµφιετζόγλου Εργ. ΙατρικήςΦυσικής Παν/µιοΙωαννίνων

Μάθημα 18 Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΚΑΙ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

Ακτίνες Χ (Roentgen) Κ.-Α. Θ. Θωμά

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Ιατρική Φυσική: Δοσιμετρία Ιοντίζουσας Ακτινοβολίας. Βιολογικές επιδράσεις. Ακτινοπροστασία

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 21 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Ακήσεις #1 Μήκος κύματος σωματιδίων, χρόνος ζωής και ραδιοχρονολόγηση, ενεργός διατομή, μέγεθος πυρήνων

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ SPECT

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

Αλληλεπιδράσεις ακτινοβολίας-χ και ύλης. Ακτινολογία Ι - 2

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Από τι αποτελείται το Φως (1873)

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Μάθημα 2 α) QUIZ. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Τηλ: Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 26 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Δείκτης διάθλασης. Διάδοση του Η/Μ κύματος μέσα σε μέσο

Ο µετασχηµατισµός της ορµής και της ενέργειας. x y z x y z

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

Transcript:

Σκέδαση Compton Το φαινόμενο Compton περιγράφει τη σκέδαση ενός φωτονίου από ένα ελεύθερο ατομικό ηλεκτρόνιο: γ + γ +. To φωτόνιο δεν εξαφανίζεται μετά τη σκέδαση αλλά αλλάζει κατεύθυνση και ενέργεια. Το φωτόνιο μεταφέρει μέρος της ενέργειας του στο ηλεκτρόνιο το οποίο μετά τη σκέδαση ονομάζεται «ανακλώμενο ηλεκτρόνιο» (rcoil lctron). Εισερχόμενο φωτόνιο E γ φ θ Σκεδαζόμενο φωτόνιο E γ ιατήρηση ορμής και ενέργειας: Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc (p) = (p γ ) + (p γ ) - p γ p γ cosθ (pc) = (E γ ) + (E γ ) - E γ E γ cosθ = E m c 4 Επίσης, Τ = E γ - E γ = E mc p γ = E γ /c P γ = E γ /c θ H ενέργεια του σκεδαζόμενου φωτονίου ως συνάρτηση της γωνίας σκέδασης είναι: ' = (1 cos θ ) 1 + mc p Σκέδαση Compton κινητική ενέργεια, Τ, ανακλώμενου ηλεκτρονίου: ' 1 T = = 1 1 (1 cos θ ) Τ=Ε γ -Ε γ πάντα μικρότερη της Ε + γ mc Τ Μέγιστη όταν Ε γ =ελάχιστη (θ=180 ο ) Compton Edg T Ελάχιστη όταν Ε γ =μέγιστη (θ=0 ο ) Αν το σκεδαζόμενο φωτόνιο διαφύγει χωρίς απώλεια ενέργειας συνεχές φάσμα ενέργειας (Compton platau) οι ακτίνες-γ μπορούν να σκεδαστούν περισσότερες =0.511 MV φορές εναποθέτουν ενέργεια Αν το σκεδαζόμενο φωτόνιο υποστεί φωτοηλεκτρικό Compton dg φαινόμενο όλη η ενέργεια εναποτίθεται (full-nrgy pak). E γ =1. MV Compton platau T Compton dg max = mc E γ 1 + mc E E γ =.76 MV 1

Σκέδαση Compton Η γωνιακή κατανομή των σκεδαζόμενων φωτονίων σχέση Klin-Nishina. Η διαφορική ενεργός διατομή έχει τη μορφή: 1 d σ 1 1+ cos θ a (1 cos ) = Zr + θ dω 1 + a(1 cos θ) (1+ cos θ) 1 + a(1 cos θ ) όπου α = mc & r = κλασική ακτίνα ηλεκτρον / ίου ιάγραμμα σε πολικές συντεταγμένες του αριθμού των φωτονίων σκεδάζονται σε γωνία θ. Φαίνονται οι ισο-ενεργειακές γραμμές ως συνάρτηση της αρχικής ενέργειας των εισερχομένων φωτονίων. Για μεγάλες ενέργειες φωτονίου παρατηρούμε ότι σκεδάζονται προς τα μπρος. Σκέδαση Compton ολική ενεργός διατομή - συντελεστής απορρόφησης Compton NA NA Α NA σ ρ Zf E ρ f E ρ f E A A διότ ι A Z μέχρι A.6 Z (εκ τός του υδρογόνου) ( γ ) ( γ ) ( γ ) η πιθανότητα να συμβεί το Compton είναι ανεξάρτητη του ατομικού αριθμού του υλικού. σ σ E γ Z

Σκέδαση Thomson & Rayligh Η επίδραση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου της ακτινοβολίας-γ επάνω στο ηλεκτρόνιο έχει ως αποτέλεσμα την ταλάντωση του ηλεκτρόνιου για χαμηλές ενέργειες του φωτονίου. εισερχόμενο φωτόνιο Ε i θ Ένταση προσπίπτοντος ΗΜ πεδίου Ε i Ένταση σκεδαζόμενου ΗΜ πεδίου Ε j σκεδαζόμενο φωτόνιο Η ενεργειακή ροή στη μονάδα του χρόνου δίνεται από το άνυσμα Pointing W=ExH <W>=<E >ε ο c. Η σκεδασθείσα ενέργεια σε χρόνο dt μέσα από επιφάνεια ds σε απόσταση r από το ηλεκτρόνιο δίνεται: Θεωρώντας ένα ηλεκτρόνιο τότε η ίδια ενέργεια ισοδυναμεί με την εισερχόμενη επί την διαφορική ενεργό διατομή που σκεδάζεται στη γωνία dω: E j Ei εocdσdt dσ = rdω E E ε cdsdt E ε cr d dt Εj j o = j o Ω ι Σκέδαση Thomson & Rayligh άτομα Σκέδαση Thomson σκέδαση Rayligh με πολλά φωτόνια πάνω σε ελεύθερα ηλεκτρόνια χωρίς αλλαγή του μήκους κύματος. 8π σ = r Τ 3 Σκέδαση Rayligh θεμελιώδης στην περίθλαση ακτινών-χ από κρυστάλλους. Και στις δυο σκεδάσεις δεν μεταφέρεται ενέργεια στο υλικό. Τα άτομα του υλικού δεν διεγείρονται, δεν ιονίζονται. Αλλάζει μόνο η διεύθυνση του φωτονίου. Για πολύ μεγάλες ενέργειες Χ & ακτινών-γ οι Thomson, Rayligh είναι αμελητέες. Η σκέδαση Compton θεωρείται ως ΑΣΥΜΦΩΝΗ διαδικασία σκέδασης, όπου όλα τα ατομικά ηλεκτρόνια δρουν ανεξάρτητα. η ατομική ενεργός διατομή Compton είναι ίση με Ζ φορές την Klin-Nishina ενεργό διατομή. 3

Εισερχόμενο φωτόνιο E γ Elctron - KE(ζεύγους) = E γ -mc ίδυμη Γένεση Μετατροπή ενός φωτονίου σ ένα ζεύγος + -. To φαινόμενο συμβαίνει μόνο στην περιοχή ενός πυρήνα ή. Χρειάζεται το πεδίο Coulomb του πυρήνα και απαιτείται μια ελάχιστη ενέργεια : mc mc + αλλά mnuclus m m c mnuclus ' + - (γ+nuclus nuclus + +) Επίσης μπορούμε να έχουμε δίδυμη γένεση και στην περιοχή του πεδίου Coulomb ενός ηλεκτρονίου με ενέργεια κατωφλίου: 4 mc - - + - (γ+ + + ) E γ = 511 kv ίδυμη Γένεση Positron + φ E γ = 511 kv - Απώλεια ενέργειας στο υλικό Το ποζιτρόνιο χάνει την ενέργεια του και έλκει ένα ηλεκτρόνιο και εξαϋλώνεται σε δυο φωτόνια που το καθένα έχει ενέργεια 0.511 ΜV H μέση ελεύθερη διαδρομή (man fr path) ενός φωτονίου για τη δημιουργία ενός ζεύγους + - - σχετίζεται με το «μήκος ακτινοβολίας» (radiation lngth) X o ηλεκτρονίων: λ ζεύγους 9 = Xo 7 4

ίδυμη Γένεση H πιθανότητα να συμβεί η δίδυμη γένεση, ονομάζεται συντελεστής παραγωγής ζεύγους (pair production cofficint) είναι μια πολύπλοκη συνάρτηση της ενέργειας Ε γ, και του ατομικού αριθμού Ζ. Μπορεί να γραφτεί στη μορφή: 1 κ( m ) = NZ f( E γ,ζ) κ είναι η πιθανότητα να συμβεί η παραγωγή ζεύγους ανά μονάδα μήκους και f() μια συνάρτηση που μεταβάλλεται με την ενέργεια του φωτονίου και πολύ λίγο με τον ατομικό αριθμό. κ αυξάνει με (ατομικό αριθμό, ενέργεια) και έχει κατώφλι 1.0 MV. Από τους 3 συντελεστές είναι ο μόνος που αυξάνει με την ενέργεια. κ f κ 1.0 ΜV E γ Z Εξαΰλωση Ποζιτρονίου τα ποζιτρόνια όταν διαπερνούν την ύλη εξαϋλώνονται με τα ηλεκτρόνια και δημιουργούν φωτόνια: + + γ + γ Σε μεγάλες ενέργειες, το ποζιτρόνιο θα χάσει την ενέργεια του μέσω ιονισμού και ακτινοβολίας πέδησης μέχρι να αποκτήσει χαμηλή ενέργεια ώστε να εξαϋλωθεί. + και - μπορούν να δημιουργήσουν μια προσωρινή δέσμια κατάσταση (positronium positronium), παρόμοια αυτής του ατόμου του υδρογόνου. Ενεργειακά επίπεδα positronium E + 13.6 V = n Ενεργειακά επίπεδα ατόμου Η 13.6 V = n E p 5

Αλληλεπίδραση φωτονίων Ενεργός διατομή για την αλληλεπίδραση φωτονίων ως συνάρτηση της ενέργειας για C & Pb με τις επιμέρους συνεισφορές των διαφορετικών διαδικασιών. s p = Atomic photo-ffct (lctron jction, photon absorption) s Rayligh = Cohrnt scattring (Rayligh scattring-atom nithr ionisd nor xcitd) s Compton = Incohrnt scattring (Compton scattring off an lctron) k n = Pair production, nuclar fild k = Pair production, lctron fild Αλληλεπίδραση φωτονίων Η ολική πιθανότητα αλλ/σης μ ανά μονάδα μήκους καλείται και γραμμικός συντελεστής απορρόφησης (linar attnuation cofficint) ισούται με το άθροισμα των τριών πιθανοτήτων ή ενεργών διατομών για τα αντίστοιχα 3 φαινόμενα: μ (cm - 1 )=τ τ + σ + κ Ο συντελεστής σε cm /g θα έχουμε τον μαζικό συντελεστή εξασθένησης: μ (cm /g)= μ (cm - 1 )/ρ (g/cm 3 ) 6

Παράδειγμα Να υπολογιστεί το πάχος ενός φύλλου μολύβδου ( 08 Pb) που εξασθενεί μια δέσμη φωτονίων ενέργειας 66 kv που προέρχεται από μια ραδιενεργό πηγή 137 Cs κατά ένα παράγοντα 10. Η πυκνότητα του Pb είναι ρ=11.3 g/cm 3. 40 Από το διάγραμμα: η ολική ενεργός διατομή της αλλ/σης στο Pb σ=40b/atomσ ο γραμμικός συντελεστής εξασθένησης θα είναι: 3 N A 6 10 11.3 40 1.3 cm 1 μ = Nρσ = ρσ = = A 08 Ο αριθμός των φωτονίων που επιβιώνουν σε απόσταση x: μx 1 I ln o I = Io x = μ I 1 x = ln ( 10 ) = 1.77 cm 1.3 Παράδειγμα Ένα πάχος mm ενός φύλλου μολύβδου ( 08 Pb) πυκνότητας ρ=11.3 g/cm 3 εξασθενεί μια δέσμη φωτονίων κατά ένα παράγοντα 8.4. Να υπολογιστεί η ενέργεια των φωτονίων. NA ρσx μx A I A o I = Io I = Io σ = ln xna ρ I 08 σ = ln(8.4) = 3.6 b/atom 3 0. 6.03 10 11.3 3.6 7