INTERACTIA RADIATIEI CU SUBSTANTA

Fascicolele de radiatii transporta energie. La trecerea prin substanta. o parte din energie se pierde in procese de interactie ,functie de proprietatile radiatiei si natura substantei.

In urma proceselor de interactie se modifica atat fascicolul de radiatii cat si substanta iradiata.

Radiatie incidenta Radiatie retroimprastiata

Absorbant Fractie absorbita Modificari ( in ordinea crescatoare a energiilor ) ruperea lantului molecular cu formarea de radicali liberi modificarea pozitiei atomului (ciocnit ca intreg) excitarea electronilor din atom si saltul lor pe un nivel superior de energie scoaterea electronilor din atom (ionizare) excitarea nucleului modificarea structurii nucleului (reactia nucleara). Referat: Diviziunea celulei si ereditatea Referat: Ecosistemul

Radiatie imprastiata Radiatie transmisa Modificari numarul de particule (N) cantitatea de energie flux de energie radianta spectrul energetic - distributia dupa energii a particolelor din fascicul

Intrucat substantele au structura discreta iar fasciculele de radiatii sunt formate din particule, procesele de interactie pot fi interpretate ca ciocniri.

Interactia radiatiei cu substanta se poate consuma intr-o singura ciocnire (proces monoact) sau intr-o suita de ciocniri (=procese secundare de interactie), functie de tipul si energia radiatiei.

Interactia radiatiilor X cu substanta

• Modificari in substanta

Efectele principale de interactie sunt :

absorbtia ( efect fotoelctric, formare de perechi)

imprastierea (efect Compton si altele )

Efectul fotoelectric -consta in absorbtia fotonului de catre un electron legat din atom si eliberarea electronului.

In functie de energia fotonului procesul are loc cu un electron periferic sau cu un electron din staturile mai apropiate de nucleu.

Dupa expulzarea electronului golul creat se completeaza prin tranzitii succesive spre nivele inferioare care genereaza fotoni de energie mai mica.

Prin efect fotoelectric

fotonul incident este absorbit (proces monoact),

substanta iradiata se ionizeaza

apar fotoni de energii mai mici (radiatie secundara)

Efectul fotoelectric este predominant la energii de pana la 60 keV.

La energii mai mari se intensifica procesele de imprastiere.

Efectul Compton ─ consta in imprastierea fotonilor pe electroni liberi sau slab legati

Prin acest efect fotonul incident cu energia hν, dupa ce pune in miscare electronul liber (numit electron de recul ) este imprastiat sub un unghi φ ≠ 0, cu o energie hν^΄ < hν.

Prin efect Compton

radiatia este difuzata pe alte directii cedand treptat energia substantei pana la energiile de ionizare cand fotonul este absorbit si materialul ionizat.

• Modificari ale fasciculului transmis

1.Legea de atenuare

Daca un fascicul paralel si omogen de raze X trece printr-un strat de material de grosime x , descresterea intensitatii fasciculului se supune unei legi exponentiale :

I = I₀e^-μx I = I₀e^{-μ ρ ρx}

μ - coeficient de absorbtie liniara ( totala) cu dimensiunea L^{─ 1}; depinde de energia fotonilor incidenti si natura absorbantului

μ r- coeficient de absorbtie masic

x_m - parcursul masic produsul intre parcursul liniar (in metri)

si densitatea absorbantului (Kg/m²) = r x

Grosimea de semiatenuare( de injumatatire ) ( GSA sau d_1/2)

este grosimea absorbantului care reduce intensitatea

fasciculului la jumatate:

d_1/2 = ln 2/ m= 0,693 /m

2. Distributia intensitatii radiatiei in fasciculul transmis

- Daca materialul iradiat este omogen, fasciculul transmis are aceiasi intensitate in toate punctele sectiunii.

- Daca in materialul expus exista neomogenitati cu densitate si coeficient de absorbtie diferit de al materialului de baza , fasciculul transmis va avea, in dreptul neomogenitatilor alta intensitate .

Aceasta distributie diferentiata reprezinta "imaginea radianta " .

Imaginea radianta se poate vizualiza prin procedee tehnice diferite functie de tipul echipamentului