Absorptionsmechanismen bei ã-Strahlung

Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschreibt die Absorptionsmechanismen bei ã-Strahlung, die in drei Prozessen stattfinden: Photoeffekt, Comptoneffekt und Paarbildung. Beim Photoeffekt wird die Energie eines ã-Quants vollständig auf ein Elektron der Hülle übertragen und das Photon wird absorbiert. Beim Comptoneffekt gibt ein ã-Quant einen Teil seiner Energie und Impuls an ein Elektron ab und wird gestreut, wobei die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten des Comptoneffekts mit zunehmender Ordnungszahl steigt. Bei der Paarbildung kann ein Elektron im Coulombfeld eines Kerns in ein Elektron und dessen Antiteilchen, das Positron, materialisieren. Die Wahrscheinlichkeit für den Paarbildungsprozess nimmt mit wachsender Energie zu und ab 5 MeV überwiegt dieser gegenüber den anderen Prozessen.

Die Absorption von ã-Strahlung erfolgt somit durch verschiedenartige Wechselwirkungen mit den Elektronen und Kernen der Materie. Die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten der verschiedenen Effekte hängt dabei von der Kernladungszahl und der Quantenenergie ab. Der Photoeffekt dominert bei geringen Quantenenergien (bis zu 0,5 MeV), während der Comptoneffekt im Bereich zwischen 0,5 MeV und 5 MeV dominiert. Ab 5 MeV überwiegt schließlich der Paarbildungsprozess.

Das Dokument ist sehr technisch und beschäftigt sich mit physikalischen Vorgängen, die für den Laien nur schwer verständlich sind. Die Grafiken im Originaldokument können hierbei hilfreich sein, um die Zusammenhänge und Prozesse besser nachvollziehen zu können. Insgesamt gibt das Dokument einen guten Überblick über die Absorptionsmechanismen bei ã-Strahlung und zeigt auf, wie die Wechselwirkung dieser Strahlung mit Materie funktioniert.
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Auszug aus Referat
Absorptionsmechanismen bei ã-Strahlung Da ã-Strahlung nicht aus geladenen Teilchen besteht, sondern aus Photonen, müssen sie zunächst mit Materie wechselwirken um gemessen zu werden. Die Absorption der ã-Strahlung erfolgt in drei Prozessen. Photoeffekt Comptoneffekt Paarbildung zu a) Photoeffekt: Beim Photoeffekt wird die Energie eines ã-Quants vollständig auf ein Elektron der Hülle übertragen, das Photon wird absorbiert. Ein Teil der Energie des Photons wird benötigt um die Bindung des Elektrons vom Atomkern zu lösen, der Rest wird in kinetische Energie des Elektrons umgewandelt. Der Photoeffekt findet vorzugsweise an kernnahen Elektronen statt. Die kinetische Energie des Elektrons ist gleich der Energie des ã-Quants abzüglich der Auslösearbeit. Die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten des Photoeffekts nimmt mit steigender Ordnungszahl zu und mit steigender Quantenenergie ab. Bis zu 0,5 MeV dominiert der Photoeffekt gegenüber den anderen Effekten. zu b) Comptoneffekt: Trifft ein ã-Quant auf ein Elektron, dessen Bindungsenergie im Vergleich zur Quantenenergie sehr klein ist, das also quasifrei ist, so gibt es einen Teil seiner Energie und seines Impulses an das Elektron ab und wird an diesem gestreut. Der Energie- bzw. Impulsübertrag ist maximal für einen Streuwinkel von 180 (Rückstreuung). Im Spektrum sieht man dies an der sog. Comptonkante. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Comptoneffekt eintritt steigt mit der Kernladungszahl und fällt mit zunehmender ...
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