光子と物質の相互作用

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相互作用まとめ

反応相手

光子のエネルギー

2次電子

トムソン散乱

自由電子

不変

なし

レイリー散乱

軌道電子

不変

なし

光電効果

軌道電子

消滅

光電子

コンプトン散乱

自由電子

最外殻電子

散乱

反跳電子

電子対生成

原子核

消滅

原子、陽電子

三電子生成

軌道電子

消滅

原子、陽電子

光核反応

原子核

消滅

なし

koushi1
koushi2
〇弾性散乱

・トムソン散乱

自由電子との相互作用

 光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する

・レイリー散乱(干渉性散乱)

軌道電子との相互作用  

 光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する

 

〇光電効果

・光子のエネルギーEeErEb

 Er:光子のエネルギー Eb:軌道電子のエネルギー

 エネルギー:K殻光電子L殻光電子

・反応断面積τ∝Z5×Er-3.5

 Z:ターゲットの原子番号

・光子の粒子性を示す反応

 入射光子のエネルギーがK殻電子の電離エネルギーよりも大きい場合、

 光電子の80%がK殻光電子となる

 

〇コンプトン散乱

konutonn
*Φ:
090°に散乱する

・反応断面積σ∝Z

・光子の粒子性を示す反応

 

〇電子対生成

・電子対のエネルギーEe++EeEr2meC2

・反応断面積κ∝Z2

*三電子対生成:閾値2.044MeV

 

〇光子エネルギーの伝達

・質量減弱係数μ/ρ=(τ+σ+κ)×N÷ρ

 N1cm3中の原子数 ρ:物質の密度

・質量エネルギー転移係数μtr/ρ

shituryou

・質量エネルギー吸収係数μen/ρ

 μen/ρ=μtr/ρ×(1G)

 G:制動放射により失われる二次電子のエネルギーの割合

 

〇半価層

・光子の強度I = I0×e-μx×B

・半価層X1/2 = ln2/μ

・(第一)半価層H1

 線量が初めの半分となる吸収板の厚さ

・第二半価層H2

 さらに線量を半分とする厚さ

・均等度 = H1/H2

・不均等度 = H2/H1

 *特性X線ではH1H2となり、

  連続X線では均等度1、不均等度1

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