Bremsstrahlung
El bremsstrahlung es radiación electromagnética producida por la aceleración o desaceleración de una partícula cargada cuando es desviada por campos magnéticos (un electrón por campo magnético del acelerador de partículas) u otra partícula cargada (un electrón por un núcleo atómico). El nombre bremsstrahlung proviene del alemán. La traducción literal es ‘radiación de frenado’ . Según la teoría clásica, cuando una partícula cargada se acelera o desacelera, debe irradiar energía.
El bremsstrahlung es una de las posibles interacciones de partículas cargadas de luz con la materia (especialmente con números atómicos altos ).
Los dos casos más comunes de bremsstrahlung son:
- Desaceleración de partículas cargadas. Cuando las partículas cargadas entran en un material, son desaceleradas por el campo eléctrico de los núcleos atómicos y los electrones atómicos.
- Aceleración de partículas cargadas. Cuando las partículas cargadas ultra-relativistas se mueven a través de campos magnéticos, se ven obligadas a moverse a lo largo de un camino curvo. Dado que su dirección de movimiento cambia continuamente, también están acelerando y emiten bremsstrahlung, en este caso se denomina radiación sincrotrón .
función de la energía de electrones o positrones. Fuente: http://pdg.lbl.gov/
Dado que el bremsstrahlung es mucho más fuerte para las partículas más ligeras, este efecto es mucho más importante para las partículas beta que para los protones, las partículas alfa y los núcleos pesados ( fragmentos de fisión ). Este efecto puede descuidarse con energías de partículas por debajo de aproximadamente 1 MeV , porque la pérdida de energía debido a bremsstrahlung es muy pequeña. La pérdida de radiación comienza a ser importante solo a energías de partículas muy por encima de la energía mínima de ionización. En las energías relativistas, la relación entre la tasa de pérdida por bremsstrahlung y la tasa de pérdida por ionización es aproximadamente proporcional al producto de la energía cinética de la partícula y al número atómico del absorbedor.
La sección transversal de bremsstrahlung depende principalmente de estos términos:
Entonces, la proporción de poderes de frenado de bremsstrahlung y pérdidas de ionización es:
, donde E es la energía cinética de la partícula (electrón), Z es el número atómico medio del material y E ‘es una constante de proporcionalidad; E ‘≈ 800 MeV . La energía cinética a la cual la pérdida de energía por bremsstrahlung es igual a la pérdida de energía por ionización y excitación (pérdidas por colisión) se denomina energía crítica . Otro paremeter es la longitud de radiación , definida como la distancia sobre la cual la energía del electrón incidente se reduce en un factor 1 / e (0.37) debido a las pérdidas de radiación solamente. La siguiente tabla proporciona algunos valores típicos:
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