RAGGI X : assorbimento !!! parte I - roma1.infn.it · raggi x : assorbimento!!! parte ia -...
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RAGGI X : assorbimento! ! ! parte Ia
- ASSORBIMENTO RAGGI X MONOCROMATICI - DIFFUSIONE - EFFETTO FOTOELETTRICO - EFFETTO COMPTON - PRODUZIONE DI COPPIE e ANNICHILAZIONE Lucidi del Prof. D. Scannicchio
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ASSORBIMENTO RAGGI X (monocromatici)
– ΔIΔx = µ I(x) d I(x)
dx = µ I(x)– I = Io e – µ x
λν = c E = hν
ONDE RADIO
MICRO ONDE
INFRA- -ROSSO ULTRA-
-VIOLETTO
RAGGI X
RAGGI GAMMA
102 1 10–2 10–4 10–6 10–8 10–10 10–12 10–14 (m) λ (m)
ν (Hz)
ν
(Hz) 106 108
3 108 Hz
1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022
(cm) (mm) (µm) (Å) (fermi) (nm) λ
VISIBILE MeV keV GeV
(eV)
E 103 106 109
700 600 500 400 λ
(nm)
colori
Precisazione: in questo ambito si parla indifferentemente di raggi X o raggi γ, cioe’ di radiazione e.m. di energia compresa fra il keV e le decine di MeV (o piu’)
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ASSORBIMENTO RAGGI X (monocromatici)
I = Io e – µ x
µ = coefficiente lineare di attenuazione totaledimensioni [µ] = [L]–1
unità di misura: sistema pratico cm–1
Definizione di cammino libero medio:
alla profondita’ x=λ l’intensita’ del fascio iniziale e’ ridotta di un fattore 1/e.
€
λ ≡1 µ
€
I = I0 e−
xλ
€
[λ] = [L] unita' di misura : sist. pratico cm
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ASSORBIMENTO RAGGI X (monocromatici)
I = Io e – µ x
diffusioneeffetto fotoelettricoeffetto Comptonproduzione di coppie
µτ
µσµπ
µ = µτ
+ µσ
+ µπ
trascurabile
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DIFFUSIONE
effetto velatura sulle radiografie
h ν
fotoni X diffusi
la diffusione dei raggi X (cioe’ la deviazione dei fotoni in tutte le direzioni ma senza variazione di energia) e’ in genere trascurabile
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fotone X emesso successivamente con energia inferiore
Effetto netto finale: fotone iniziale sparisce viene emesso un elettrone (chiamato fotoelettrone) + diseccitazione atomo successiva con emissione fotoni X (o di fluorescenza)
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Effetto netto finale: fotone iniziale cambia direzione e diminuisce la sua energia, viene emesso un fotoelettrone
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Effetto netto finale: fotone iniziale sparisce viene emessa una coppia elettrone-positrone
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6
Effetto netto finale: positrone iniziale sparisce (insieme ad un elettrone atomico), viene emessa una coppia di fotoni
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ASSORBIMENTO COMPLESSIVO
µ = µτ
+ µσ
+ µπ
1 keV 1 MeV 1 GeV
106
103
1
10 eV 1 keV 1 MeV 1 GeV
106
103
1
E
µ(u.a.)
µtotale
µτ
µσ
µπ
rame Cu (Z=29)
E λ = 0.5 Å ≈ 25 keV
I = Io e–2 ≈ Io7
30 m O2 (1 atm) oppure0.12 mm Cu oppure32 µm Pb
esempio
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ASSORBIMENTO COMPLESSIVO
µ = µτ
+ µσ
+ µπ
µd = coefficiente di assorbimento di massa
µd = [L–1][ML–3]–1 = [L2M–1]
unita’ di misura: sistema pratico cm2g–1
13 0.01 0.1 1 10 1000.01
0.1
1
10
100µd
(cm2g–1)
0.1
1
10
100
0.1 1 10
0.01
(MeV)E
(MeV) E
piombo
calcioacqua
µd(cm2g–1)
ASSORBIMENTO COMPLESSIVO
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RADIOSCOPIA
tubo a raggi X
strutturabiologica
diaframmischermofluorescente
vetro al piomboosservatore
immagine positivaosservazione diretta limitataosservazione via telecamera e monitor
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RADIOGRAFIA
immagine negativasviluppo della pellicolaradiografia digitale
schermofluorescente
tubo a raggi X
strutturabiologica
diaframmi
pellicola radiografica
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