Röntgensugárzás abszorpciója (két applet) Nagy Sándor honlapjára Nagy Sándor: Nukleáris Címszavak Glosszáriumába, melyhez ez a lap is tartozik A Tékába, mely ehhez hasonló animációkhoz/szimulációkhoz vezet Nagy Sándor webhelyén ✔️

Bevezetés az appletekhez

Az appletek röntgenfotonok útját/abszorpcióját szemléltetik, miközben azok egy szürke téglalappal megjelenített anyagrétegbe hatolnak. Olyan kísérletet kell elképzelni, amelyben a röntgenforrás az anyagréteg felett helyezkedik el, míg a röntgendetektor (pl. egy film) a réteg alatt.

µ lineáris abszorpciós koefficiens (más néven a lineáris sugárgyengítési tényező) a foton különböző sugár–anyag kölcsönhatási járulékaiból tevődik össze. Az appletek jelöléseit és színkódját használva, elvileg a következőkről lehet szó:

  • R: rugalmas vagy Rayleigh-szóródás — a radiográfiához használt röntgenenergiáknál kicsi a jelentősége.
  • C: Compton-szóródás — a röntgenfoton kilök egy elektront egy atomból, miközben energiát veszít és iránya is változik.
  • PE: fotoeffektus — az elektron elveszti a teljes energiáját (megszűnik létezni), és egy elektron kiszabadul egy atomból.
  • PP: párkeltés — a foton teljes energiája egy elektron–pozitron részecskepár létrehozására fordítódik, tehát a foton megszűnik létezni.

A fenti kölcsönhatások valószínűsége energiafüggő, és ráadásul az energiafüggésük sem egyforma. Például a párkeltés (párképződés) csak 1022 keV fotonenergia (tehát 1022 kV feszültség) felett indul be (ami megfelel egy elektron és egy pozitron nyugalmi energiájának, azaz 2 me c2-nek), vagyis a szimulációk esetében nincs szerepe, hiszen az 1. esetében 199 keV a maximális fotonenergia, a 2. esetében pedig a beállítható csőfeszültség maximuma 450 kV, ami azt jelenti, hogy a fotonok energiaeloszlása 450 keV alatt van.

A csőfeszültség úgy jön ide, hogy a röntgencsőben jórészt fékezési sugárzás keletkezik. A grafikonon látható piros görbe folytonos része mutatja a fékezési sugárzás fotonjainak energiaeloszlását. Az eloszlás 0-tól egészen a katódba csapódó, és ott lefékeződő elektronok kinetikus energiájáig terjedhet, vagyis nem lehet nagyobb, mint az elektronokat gyorsító feszültség szorozva az elektron e nagyságú töltésével. Ahány volt a feszültség, annyi elektronvolt a maximális fotonenergia. (A spektrumban látható csúcsok a karakterisztikus röntgensugárzást jelentik.)

A kölcsönhatások valószínűsége (amit hatáskeresztmetszettel, ill. sugárgyengítési tényezővel lehet jellemezni) függ az abszorbens rendszámától is.

Képernyőfelvételek az 1. appletről (balra) és a 2. appletről (jobbra)

Képernyőfelvétel az 1. appletrőlKépernyőfelvétel a 2. appletről

Az appletek

The applets below are used by permission from ©Iowa State University Center for Nondestructive Evaluation (CNDE).
⚠ Az appletek idegen szerverről futnak: ha az leáll, akkor az appletek nem jönnek elő ⚠

Az appletek eléréséhez gördítsd lejjebb a beágyazott oldalt

Magyar használati útmutató

Az appletekben az abszorber rétegvastagságát (Thickness) 0,1 és 100 cm között lehet változtatni.

Az abszorber anyaga (Material) listáról választható:

  • Aluminum = alumínium,
  • Copper = réz,
  • Plastic = műanyag,
  • Titanium = titán,
  • Stainless Steel = rozsdamentes acél.
  • A Morsel egy ismeretlent jelöl. Kerss egyet a fentiek közül, amelyikkel biztosan nem lehet azonos.

Az Emit X-Ray gombbal egyenként lehet véletlenszerű energiával fotonokat kibocsátani (az 1. appletben a megadott határok közt egyenletes eloszlás szerint, a 2. appletben a spektrum szerinti gyakoriságok szerint), amelyek az energiától függő valószínűséggel vesznek részt valamilyen kölcsönhatásban vagy kölcsönhatás nélkül (No Interaction) haladnak át az abszorberen:

  • R: Rayleigh-szóródás
  • C: Compton-szóródás
  • PE: fotoeffektus
  • PP: párkeltés

Az Auto 201 röntgeneseményt számít ki és jelenít meg egymás után.

Az Auto Emit Delay csúszka az automatikus fotonkibocsátások közti időtartamot szabályozza.

Ha új paramétereket választunk, érdemes a Reset gombbal törölni az eseményszámlálókat (Statistics Data), amelyek darabszámot (times) mutatnak.

Az 1. applet a különböző kölcsönhatások szerepét érzékelteti más-más fotonenergiáknál.

A 2. applet esetében a kilovoltban megadható (ill. választható) csőfeszültségek (KVp) tipikus értékek röntgencsövekre.

A grafikonon látható piros görbe szűrő nélkül felvett röntgenemissziós spektrum.


Vissza Nagy Sándor honlapjára. Releváns |tIt| kínálat: Nukleáris Glosszárium, Asimov Téka

Utolsó frissítés dátuma: 2021-12-31