Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

306 R. GROSS Kapitel 8: Angeregte Atomzustände10 5Photoionisation10 3gesamthν+Zee -κ a(m 2 / kg)10 110 -1PhotoionisationCompton-Effekthν +Zee -hν´10 -310 -5Compton-Effekt10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11E (eV)PaarbildungPaarbildunghν+Zee +e -Abbildung 8.14: Qualitative Darstellung der einzelnen Beiträge (Photoionisation, Compton-Effekt, Paarbildung)zum Massenabsorptionskoeffizienten κ a von Blei.Hierbei haben wir angenommen, dass das Elektron vor dem Streuprozess in Ruhe ist. Das gestreutePhoton kann dann durch die Photoionisation absorbiert werden.3. Die Paarbildung:Bei hinreichend großen Energien der Röntgen-Photonen (¯hω > 2m e c 2 ∼ 1 MeV) kann dasRöntgen-Quant im Absorbermaterial ein Elektron-Positron-Paar erzeugen:¯hω → e + + e − + 2E kin . (8.3.23)Der gesamte Massenabsorptionskoeffizient aufgrund der drei Prozesse beträgtκ a = µ aρ= α aρ + β aρ + δ aρ . (8.3.24)Die drei zum Absorptionskoeffizienten beitragenden Prozesse haben eine unterschiedliche Abhängigkeitvon der Photonenenergie und der Kernladungszahl Z, die wir hier nur qualitativ diskutieren wollen (siehehierzu Abb. 8.14). Für kleine Photonenenergien (für Blei etwa unterhalb von 500 keV) überwiegt derPhotoionisationsprozess. Der zugehörige Massenabsorptionskoeffizient α a /ρ steigt schnell mit Z undnimmt mit zunehmender Photonenenergie ab:α aρ∝Z 4(¯hω) 3 ∝ Z4 λ 3 . (8.3.25)c○Walther-Meißner-Institut