Комптон Эдж

В гамма-спектрометрии комптоновский край — это особенность измеренного энергетического спектра гамма-лучей, возникающая в результате комптоновского рассеяния в сцинтилляторе или полупроводниковом детекторе . Это явление измерения, вызванное рассеянием внутри детектора, и оно не присутствует в падающем излучении.

Когда гамма-лучи рассеиваются внутри детектора и рассеянный фотон выходит из объема детектора, только часть падающей энергии осаждается в детекторе. ^[1] Эта доля зависит от угла рассеяния фотона, что приводит к спектру энергий, соответствующему всему диапазону возможных углов рассеяния. Самая высокая энергия, которая может быть выделена, соответствующая полному обратному рассеянию , называется комптоновским краем . С математической точки зрения, комптоновский край — это точка перегиба высокоэнергетической стороны комптоновской области. ^[2]

Фон

Гамма-спектр радиоактивного источника Am-Be. Комптоновский континуум возникает из-за эффектов рассеяния внутри материала детектора. Наибольшая энергия, которую может передать падающий фотон за один процесс рассеяния, называется комптоновским краем. Фотопик после комптоновского края соответствует полному выделению энергии падающего гамма-излучения (за счет одного процесса, такого как фотоэлектрический эффект , или последовательности различных процессов). Пики одиночного и двойного выхода соответствуют взаимодействиям, включающим образование пар , при которых аннигиляционные фотоны покидают объем детектора. ^[1]

В процессе комптоновского рассеяния падающий фотон сталкивается с электроном в материале. Количество обмениваемой энергии зависит от угла и определяется формулой:

{\frac {1}{E^{\prime }}}-{\frac {1}{E}}={\frac {1}{m_{\text{e}}c^{2}}}\left(1-\cos \theta \right)

или

E^{\prime }={\frac {E}{1+{\frac {E}{m_{\text{e}}c^{2}}}(1-\cos \theta )}}

E — энергия падающего фотона.
E' — энергия вылетающего фотона.
$m_{\text{e}}$ это масса электрона.
с — скорость света.
$\theta$ - угол отклонения фотона.

Количество энергии, передаваемой электрону, зависит от угла отклонения. Как $\theta$ приближается к нулю, энергия не передается. Максимальное количество энергии передается, когда $\theta$ приближается к 180 градусам.

E_{T}=E-E^{\prime }

^[2]

E_{\text{Compton}}=E_{T}({\text{max}})=E\left(1-{\frac {1}{1+{\frac {2E}{m_{\text{e}}c^{2}}}}}\right)

За один акт рассеяния фотон не может передать больше энергии посредством этого процесса; таким образом, происходит резкое обрезание этой энергии, что приводит к названию комптоновского края . Если в спектре присутствует несколько фотопиков, каждый из них будет иметь свой комптоновский край. ^[2] Часть спектра между комптоновским краем и фотопиком обусловлена множественными последующими процессами комптоновского рассеяния.

Континуум энергий, соответствующий комптоновским рассеянным электронам, известен как комптоновский континуум . ^[1]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Нолл, Гленн Ф. Обнаружение и измерение радиации , 2000. John Wiley & Sons, Inc.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Прекегес, Дженнифер (2010). Приборы ядерной медицины . Садбери, Массачусетс: Издательство Jones and Bartlett. п. 42. ИСБН 9781449611125 .

См. также

[knoll-1] Jump up to: ^а ^б ^с Нолл, Гленн Ф. Обнаружение и измерение радиации , 2000. John Wiley & Sons, Inc.

[prekeges-2] Jump up to: ^а ^б ^с Прекегес, Дженнифер (2010). Приборы ядерной медицины . Садбери, Массачусетс: Издательство Jones and Bartlett. п. 42. ИСБН 9781449611125 .

[1]

[2]