{"id":14347,"date":"2019-12-28T13:11:16","date_gmt":"2019-12-28T13:11:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-die-photoelektrische-absorption-von-rontgenstrahlen-definition\/"},"modified":"2020-07-10T09:59:15","modified_gmt":"2020-07-10T09:59:15","slug":"was-ist-die-photoelektrische-absorption-von-rontgenstrahlen-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-photoelektrische-absorption-von-rontgenstrahlen-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die photoelektrische Absorption von R\u00f6ntgenstrahlen – Definition"},"content":{"rendered":"
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Beim photoelektrischen Effekt unterliegt der R\u00f6ntgenstrahl einer Wechselwirkung mit einem in einem Atom gebundenen Elektron. Die photoelektrische Absorption dominiert bei niedrigen R\u00f6ntgenstrahlenergien.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n
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Photoelektrische Absorption von R\u00f6ntgenstrahlen<\/h2>\n
\"Gamma-Absorption<\/a>
Gamma-Absorption durch ein Atom.
\nQuelle: laradioactivite.com\/<\/figcaption><\/figure>\n

Beim photoelektrischen Effekt unterliegt ein Photon einer Wechselwirkung mit einem in einem Atom gebundenen Elektron.\u00a0Bei dieser Wechselwirkung verschwindet das einfallende Photon vollst\u00e4ndig und ein energetisches Photoelektron wird vom Atom aus einer\u00a0seiner gebundenen Schalen<\/strong>\u00a0ausgesto\u00dfen\u00a0.\u00a0Die kinetische Energie des ausgesto\u00dfenen Photoelektron (E\u00a0e<\/sub>\u00a0) ist gleich der einfallenden Photonenenergie (h\u03bd) minus der\u00a0Bindungsenergie<\/a>\u00a0des Photoelektron in seiner urspr\u00fcnglichen H\u00fclle (E\u00a0b<\/sub>\u00a0).<\/p>\n

E\u00a0<\/strong>e<\/sub><\/strong>\u00a0= h\u03bd-E\u00a0<\/strong>b<\/sub><\/strong><\/p>\n

Daher Photoelektronen werden nur durch den photoelektrischen Effekt ,\u00a0wenn emittierten Photonen erreicht oder \u00fcberschreitet\u00a0einen Energieschwelle<\/strong>\u00a0– die Bindungsenergie des Elektrons –\u00a0die Austrittsarbeit<\/strong>\u00a0des Materials.\u00a0F\u00fcr sehr hohe R\u00f6ntgenstrahlen mit Energien von mehr als Hunderten keV f\u00fchrt das Photoelektron den gr\u00f6\u00dften Teil der einfallenden Photonenenergie ab – h\u03bd.<\/p>\n

Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie dominiert der photoelektrische Effekt<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Mechanismus wird auch f\u00fcr Materialien mit hoher Ordnungszahl Z verbessert. Es ist nicht einfach, einen analytischen Ausdruck f\u00fcr die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Gammastrahlen pro Atom \u00fcber alle Bereiche der Gammastrahlenenergien abzuleiten.\u00a0Die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption pro Masseneinheit ist ungef\u00e4hr proportional zu:<\/p>\n

\u03c4\u00a0<\/strong>(photoelektrisch)<\/sub><\/strong>\u00a0= Konstante x Z\u00a0<\/strong>N<\/sup><\/strong>\u00a0\/ E\u00a0<\/strong>3.5<\/sup><\/strong><\/p>\n

wobei\u00a0Z<\/strong>\u00a0die Ordnungszahl ist,\u00a0variiert\u00a0der Exponent\u00a0n<\/strong>\u00a0zwischen 4 und 5.\u00a0E<\/strong>\u00a0ist die Energie des einfallenden Photons.\u00a0Die Proportionalit\u00e4t der Ordnungszahl Z zu h\u00f6heren Leistungen ist der Hauptgrund f\u00fcr die Verwendung von Materialien mit hohem Z-Gehalt, wie Blei oder abgereichertes Uran in Gammastrahlenschirmen.<\/p>\n

\"Querschnitt<\/a>Obwohl die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Photonen im Allgemeinen mit zunehmender Photonenenergie abnimmt, gibt es\u00a0scharfe Diskontinuit\u00e4ten<\/strong>\u00a0in der Querschnittskurve.\u00a0Diese werden als\u00a0Absoptionskanten bezeichnet.<\/strong>und sie entsprechen den Bindungsenergien der Elektronen aus den gebundenen Atomschalen.\u00a0F\u00fcr Photonen mit der Energie knapp \u00fcber dem Rand reicht die Photonenenergie gerade aus, um die photoelektrische Wechselwirkung mit Elektronen aus gebundenen Schalen, beispielsweise K-Schalen, einzugehen.\u00a0Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Wechselwirkung ist knapp \u00fcber dieser Kante viel gr\u00f6\u00dfer als die von Photonen mit Energie knapp unter dieser Kante.\u00a0F\u00fcr Photonen unterhalb dieser Kante ist die Wechselwirkung mit Elektronen aus der K-Schale energetisch unm\u00f6glich und daher f\u00e4llt die Wahrscheinlichkeit abrupt ab.\u00a0Diese Kanten treten auch bei Bindungsenergien von Elektronen aus anderen Schalen (L, M, N\u2026 ..) auf.<\/p>\n

Wechselwirkung von R\u00f6ntgenstrahlen mit Materie<\/h2>\n
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Obwohl eine gro\u00dfe Anzahl m\u00f6glicher Wechselwirkungen bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie.\u00a0Die St\u00e4rke dieser Wechselwirkungen h\u00e4ngt von der\u00a0<\/span>Energie der R\u00f6ntgenstrahlen<\/span><\/strong>\u00a0und der Elementzusammensetzung des Materials ab, jedoch nicht wesentlich von den chemischen Eigenschaften, da die R\u00f6ntgenphotonenenergie viel h\u00f6her ist als die chemischen Bindungsenergien.\u00a0Die photoelektrische Absorption dominiert\u00a0<\/span>bei niedrigen Energien von R\u00f6ntgenstrahlen,<\/span><\/strong>\u00a0w\u00e4hrend die Compton-Effekt bei h\u00f6heren Energien dominiert.<\/span><\/p>\n