 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|||||||||||
 |
 |
 |
 |
|
||||||||
 |
 |
|
||||||||||
 |
|
|||||||||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
||||
 |
|
|||||||||||
 |
|
|||||||||||
| XAS | ||||||
| Absorpcija rentgenske svetlobe |
||||||
 |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
| Izviri rentgenske svetlobe |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
| Rentgenska optika |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
FOTOEFEKT
Ionizacija snovi pri absorpciji rentgenskih žarkov
Pri interakciji snovi z visoko energetskim (ionizirajočim) sevanjem pride do ionizacije molekul in atomov v snovi. Med ionizirajoča sevanja spadajo nabiti delci (α delci, elektroni, pozitroni, itd.), nenabiti delci (nevtroni, nevtralni mezoni), ter γ žarki in rentgenski žarki. Nabiti delci neposredno trgajo elektrone iz atomov zaradi Coulombskih interakcij, ter puščajo atome v vzbujenem stanju. Fotoni pa oddajo svojo energijo elektronu v snovi in pri tem pride do ionizacije atomov ali molekul. Izbiti fotoelektron ima veliko kinetično energijo, ki jo odda s trki drugim atomom v snovi skozi katero potujejo ter povzroča dodatno ionizacijo. Podobno povzročajo ionizacijo tudi elektroni, ki jih ioniziran atom izseva ob relaksaciji.
Slika: Fotoefekt v notranjih lupinah atoma.
Pri interakciji rentgenske svetlobe z energijami fotonov, manjšimi od 100 keV, s snovjo prevladuje fotoefekt v notranjih atomskih lupinah, pri katerem foton preda vezanemu elektronu vso energijo in ga izbije iz atoma.
Slika 5: Relativni absorpcijski presek za absorpcijo (fotoefekt, elastično sipanje (Rayleigh) in neelastično sipanje (Compton)) pri energijah fotonov pod 100 keV. Na obeh oseh je uporabljena logaritemska skala.
Prisotni sta tudi Comptonovo in Rayleighovo sipanje (slika 5). Pri Comptonovem, neelastičnem sipanju, foton preda elektronu le del energije. Comptonov pojav je pri energijah fotonov pod 100 keV zanemarljivo majhen.
Rayleighovo sipanje pa je elastično sipanje na veznih elektronih, pri katerem se fotonu valovna dolžina ne spremeni. Rayleighovo sipanje ne povzroča ionizacije [9].
Prodornost rentgenskih žarkov v snovi je odvisna od verjetnosti, da foton na poti skozi snov interagira z elektroni. Verjetnost bo tem večja, čim večji bo presek za interakcijo fotona z enim od elektronov v atomih.
Presek za interakcijo rentgenskih fotonov z elektroni v atomu σ
(cm
) je vsota preseka za fotoefekt σ
in preseka za Comptonov pojav σ
.
 |
(1) |
Presek za posamezen pojav je povezan z vrstnim številom atoma Z. Presek za fotoefekt je sorazmeren z Z
, za Comptonov pojav pa z Z. V primerjavi s presekom za fotoefekt je presek za Comptonov pojav majhen in ga bomo v nadaljevanju zanemarili.
Linearni absorpcijski koeficient μ (cm
)za izbrano snov, je sorazmeren preseku za fotoefekt:
 |
(2) |
Pri čemer je ρ gostota snovi in A
relativna atomska masa. N je Avogadrova konstanta. Linearni absorpcijski koeficient je torej odvisen od energije fotona ter od materiala, skozi katerega se giblje.
Masni absorpcijski koeficient μ´(cm g) za izbrano snov je definiran kot razmerje med linearnim absorpcijskim koeficientom in gostoto snovi:
 |
(3) |
Pove kolikšna je verjetnost za interakcijo fotonov v snovi na enoto mase snovi, in omogoča lažjo primerjavo med snovmi s podobno elektronsko gostoto.
Slika 6: Logaritemska odvisnost masnega absorpcijskega koeficienta od energije fotonov za različne materiale.
Na poti skozi snov število fotonov v curku eksponentno pojema z globino zaradi absorpcije:
 |
(4) |
N
je število vpadnih fotonov, N(x) pa je število fotonov, ki prodrejo do globine x, ne da bi pri tem interagirali z okolico. Količina λ = 1/μ pa je karakteristična vdorna globina, pri kateri pade število fotonov približno na 1/3 začetne vrednosti in predstavlja povprečni doseg rentgenskih fotonov v snovi.
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
