Borde de Compton

En espectrometría de rayos gamma , el borde Compton es una característica del espectro de energía de rayos gamma medido que resulta de la dispersión Compton en el material del detector. Corresponde a la energía más alta que puede ser transferida a un electrón débilmente ligado del átomo de un detector por un fotón incidente en un solo proceso de dispersión, y se manifiesta como una cresta en el espectro de energía de rayos gamma medido. Es un fenómeno de medición (lo que significa que la radiación incidente no posee esta característica), que es particularmente evidente en los espectros de energía de rayos gamma de fotones monoenergéticos.

Cuando un rayo gamma se dispersa dentro de un centelleador o un detector de semiconductores y el fotón dispersado escapa del volumen del detector, solo una fracción de la energía incidente se deposita en el detector. ^[1] Esta fracción depende del ángulo de dispersión del fotón, lo que da lugar a un espectro de energías correspondiente a todo el rango de posibles ángulos de dispersión. La energía más alta que se puede depositar, correspondiente a la retrodispersión completa , se denomina borde Compton . En términos matemáticos, el borde Compton es el punto de inflexión del lado de alta energía de la región Compton. ^[2]

Fondo

Espectro de rayos gamma de una fuente radiactiva de Am-Be. El continuo Compton se debe a los efectos de dispersión dentro del material del detector. La energía más alta que puede ser transferida por un fotón incidente en un solo proceso de dispersión se conoce como borde Compton. El fotopico después del borde Compton corresponde a la deposición completa de la energía del rayo gamma incidente (a través de un solo proceso como el efecto fotoeléctrico , o una secuencia de varios procesos). Los picos de escape simple y doble corresponden a interacciones que involucran la producción de pares donde los fotones de aniquilación escapan del volumen del detector ^[1]

En un proceso de dispersión Compton , un fotón incidente choca con un electrón débilmente ligado, lo que provoca su liberación de la capa atómica. La energía del fotón saliente, E' , viene dada por la fórmula:

E^{\prime }={\frac {E}{1+{\frac {E}{m_{\text{e}}c^{2}}}(1-\cos \theta )} }

E es la energía del fotón incidente.
$m_{\text{e}}$ es la masa del electrón.
c es la velocidad de la luz.
${\estilo de visualización \theta}$ es el ángulo de desviación del fotón.

(Tenga en cuenta que la fórmula anterior no tiene en cuenta la energía de enlace de los electrones, que puede desempeñar un papel no despreciable para los rayos gamma de baja energía).

La energía transferida al electrón, , varía con el ángulo de dispersión del fotón. Para un ángulo igual a cero no hay transferencia de energía, mientras que la máxima transferencia de energía se produce para un ángulo igual a 180 grados (retrodispersión). $Estilo de visualización E_{T}$ ${\estilo de visualización \theta}$ ${\estilo de visualización \theta}$

E_{T}=EE^{\prime }

^[2]

E_{\text{ComptonEdge}}=E_{T}({\text{máx}})=E\left(1-{\frac {1}{1+{\frac {2E}{m_{\text{e}}c^{2}}}}}\right)

En un único acto de dispersión, es imposible que el fotón transfiera más energía a través de este proceso; por lo tanto, hay un corte brusco en esta energía, lo que lleva al nombre de borde Compton . Si hay múltiples fotopicos en el espectro, cada uno de ellos tendrá su propio borde Compton. ^[2] La parte del espectro entre el borde Compton y el fotopico se debe a múltiples procesos de dispersión Compton posteriores.

El continuo de energías correspondiente a los electrones dispersos de Compton se conoce como continuo de Compton . ^[1]

Referencias

^ abc Knoll, Glenn F. Detección y medición de radiación 2000. John Wiley & Sons, Inc.
^ abc Prekeges, Jennifer (2010). Instrumentación de medicina nuclear . Sudbury, Massachusetts: Jones and Bartlett Publishers. pág. 42. ISBN 9781449611125.

Véase también

[knoll-1] Knoll, Glenn F. Detección y medición de radiación 2000. John Wiley & Sons, Inc.

[prekeges-2] Prekeges, Jennifer (2010). Instrumentación de medicina nuclear . Sudbury, Massachusetts: Jones and Bartlett Publishers. pág. 42. ISBN 9781449611125.