Interaccion de rayos x con la materia

INTERACCIÓN DE LOS RAYOS X CON LA MATERIA

1. INTERACCIÓN DE LOS RAYOS X CON LA MATERIA

2. ABSORCIÓN Y EMISIÓN DE ENERGÍA DENTRO DEL ÁTOMO Las propiedades cuánticas dominan los campos de la física atómica y molecular. La radiación está cuantizada de tal manera que, para una determinada frecuencia de radiación, solo puede haber un valor de  energía cuántica  en los fotones de la radiación. Los niveles de energía de los átomos y moléculas, solo pueden tener ciertos valores cuantizados. Las transiciones entre estos estados cuantizados, ocurre en los procesos de  absorción ,  emisión , y  emisión estimulada de fotones. Todos estos procesos requieren que la energía del fotón dado por la  fórmula de Planck , sea igual a la separación de energías del par de estados de energías cuánticas participantes.

3. IONIZACIÓN Conversión de los átomos de un compuesto en átomos cargados eléctricamente.

4. EXCITACIÓN Todos los átomos tiene una energía asociada que va a depender de su configuración electrónica entre otras propiedades, es decir los átomos solo pueden absorber cierta cantidad de energía, ahora cuando se le suministra un cantidad mayor a la que puede soportar ese delta o diferencia , es decir la energía extra que se le suministra es la "energía que excita" a los electrones a pasar de un nivel de energía a otro y esta se puede cuantificar.

5. FLUORESCENCIA Propiedad que tienen algunas sustancias de reflejar luz con mayor longitud de onda que la recibida, cuando están expuestas a ciertos rayos del espectro. Física de la fluorescencia de rayos X

6. EFECTO AUGER El efecto Auger es un proceso por el cual los electrones con energías características son expulsados de los átomos, en respuesta a una transición descendente de otro electrón del átomo. Cuando un átomo pierde un electrón de sus niveles más internos, cercanos al núcleo, debido por ejemplo a la acción de un bombardeo mediantes rayos X, otro electrón, de un nivel superior,  pasa a ocupar el lugar del primer electrón. La energía “sobrante” se puede emitir en forma de fotón, o directamente se pierde un segundo electrón,  perteneciente a las capas exteriores de dicho átomo. Este es el denominado efecto Auger. El electrón emitido como consecuencia de la pérdida del primer electrón, es llamado electrón Auger.

7. INTERACCIÓN DE ELECTRONES CON LA MATERIA COLISIÓN ELÁSTICA. En este tipo de colisión, la partícula se desvía de su trayectoria, cediendo parte de su energía en forma de energía cinética. En este caso, no se produce en el medio ninguna alteración atómica ni nuclear. COLISIÓN INELÁSTICA . La partícula al sufrir estas colisiones con los átomos del medio modifica su estructura electrónica, produciendo excitación, ionización o disociación. En este caso, parte de la energía de la partícula incidente es absorbida por el átomo. COLISIÓN RADIOACTIVA. Tiene lugar cuando el electrón incidente pasa próximo a los electrones que estan en la corteza de los átomos del medio material, dando lugar a una repulsión entre las cargas del mismo signo.

8. LEY DE ATENUACIÓN

9. INTERACCIÓN FOTOELÉCTRICA En este proceso el fotón es absorbido por el átomo con el cuál interacciona. El fotón interacciona invirtiendo toda su energía en separar un nuevo electrón y darle energía cinética. Este electrón llamado fotoelectrón, escapa del átomo con una energía cinética Ek igual a la diferencia entre la energía del fotón incidente E(hv) y su energía de ligadura del electrón. -Predomina en la capa K. Ión excitado en capa profunda ⇒ emisión de rayos X • -Importante a bajas energías y absorbentes de número atómico alto.

10. Si el fotón tiene energía suficiente( dentro del intervalo donde se produce con mayor probabilidad la interacción fotoeléctrica), el 80% de interacciones se produce liberando electrones de la capa de K. La actividad y probabilidad del proceso fotoeléctrico aumentará rápidamente a medida que lo hace el numero atómico del material y la energía de los fotones disminuye.

11. DISPERSIÓN DE COMPTON También llamado efecto Compton. Cuando se incrementa la energía de un fotón incidente, su longitud de onda disminuye, entonces aumenta la probabilidad de interacción con un electrón libre. Es así como este fotón al incidir cede parte de sus energías al electrón libre. Al momento del choque, este electrón va a adquirir una determinada energía cinética lo que va a provocar que el fotón cambie de dirección y sea desviado con una energía inferior a la que poseía antes de la colisión. -Ocurre en capas externas. -Ionización en capas externas(no se emiten rayos x). -Predominante para energías medias(0,5 a10MeV) y para absorbentes de número atómico elevado.

12. EFECTO COMPTON

13. PRODUCCIÓN DE PARES El proceso de producción de pares consiste en la transformación de la energía de un fotón que desaparece en la interacción. El Fotón incidente desaparece convirtiéndose en materia dando lugar a dos partículas. Esta transformación de energía recibe el nombre de materialización. Para que este proceso suceda, se precisa por tanto una energía mayor que 1,02 Mev. -Proceso predominante para altas energías. -Los fotones son radiación indirectamente ionizante.

14. INTERACCIÓN DE LOS RAYOS X CON LA MATERIA

15. DISPERSIÓN COHERENTE O THOMSON La dispersión coherente consiste en la interacción de un fotón en un átomo, donde el fotón interactúa con un electrón (e–), pero el fotón no sufre ningún cambio de energía, y el electrón (e–) sufre un incremento de energía pero no suficiente como para extraerlo del átomo. La dispersión coherente en cuanto a la formación de Rayos X (RX) es realmente baja, debido a que no hay separación del electrón (e–), por lo cual la formación de Rayos X (RX) es aproximadamente de un 5%, lo cual produce que la dispersión coherente no sea del todo apropiada para la generación de imágenes médicas.