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3.1 Absorption von Röntgenstrahlung 3.1.1 Absorptionsmechanismen
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- 1Absorption:- Umwandlung Strahlungsenergie in stationäre Energieformen
- 2Abschwächung- Kleinerwerden der Strahlungsleistung beim Durchgang durch Materie
- 3Photoelektrische Absorption (Photoionisation)- dominant für hν<<100 keV
- 4harte Strahlung:hν≫m_e c^2≈0.5 MeV:
- μ_Ph=Z^5(1/hν)
hν≪m_e c^2≈0.5 MeV
- μ_Ph=Z^5 (1/((hν)^3.5
- alle Elektronen des entsprechenden Atoms können ionisiert werden - 5weiche Strahlungalle Stoffe werden für härtere Strahlung transparenter
Absorptionskanten fast senkrecht hoch
E_Kante≈hR (Z-σ)^2/n^2
Ionisationsenergien der einzelnen inneren Schalen
maximaler Wirkungsquerschnitt wenn Photonen gerade genug Energie haben, um Elektronen aus bestimmter Schale zu ionisieren
K: n=1 σ=1
L: n=2 σ=8 (ungefähr) - 6NEXAFS- Ermittlung des präzisen Absorptiosspektrum im Nahbereich der Kante
- Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure spectroscopy - 7EXAFS- Bereich hoher Absorption oberhalb der Kante (30-1000 eV entfernt)
- Oszillationen des Absorptionsverlusts → Periodizität → Bindungslängen zu Nachbaratomen
- Kaskade an Prozessen bis Energie völlig ans Material übergeben
- weitere Elektronen freisetzen, Emission niederenergetischer Photonen, Schwingungen („Phononen“)
- Teil Primärphotonenenergie, Rest Emission → Absorption - 8Plasmaabsorption:quasifreie Elektronen, Ionisationsenergie kleiner oder gleiche Größenordnung wie Eph,XR
ω_xr<ω_p=√((n_(e,qf) e^2)/(ε_0 m_e )) n_(e,qf) frequenzabhängig
innerhalb Skintiefe reflektiert, zum Teil absorbiert
ωXR>ωP: Transmission möglich, andere Absorptionseffekte - 9PaarbildungZerfall Photon in Elektron und Positron wenn größer als Ruheenergie
Umgebung schweres Teilchen (Erhaltung Energie- und Impulssatz)
σ_Paar~Z^2 lnE_γ für 2.5 MeV ≤Eγ≤25 MeV
anschließend Bremsstrahlung, Innerschalenstrahlung
Positron: Vernichtungsstrahlung - 10Kernphotoeffekt- oberhalb ungefähr 8 MeV
- Absorption im Kern → Anregung Kernenergieniveaus,Kernspaltung
- Erzeugung radioaktiver Isotope , verschiedene Art von Strahlung
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