Coeficiente de absorção

O coeficiente de absorção , também chamado de constante de atenuação ou coeficiente de atenuação linear , é uma medida da redução da intensidade da radiação eletromagnética ao passar por um determinado material. É usado em óptica e em relação aos raios X e raios gama . Seu símbolo de fórmula usual é em óptica ou , com raios X e raios gama . Sua dimensão é 1 / comprimento, a unidade usual 1 / cm. Um grande coeficiente de absorção significa que o material protege a radiação em questão de maneira relativamente forte, enquanto um menor significa que é mais transparente à radiação. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha '}$${\ displaystyle \ mu}$

No termo coeficiente de absorção, o termo absorção não deve ser entendido no sentido mais restrito da transferência de energia de radiação para o meio. Em vez disso, processos de espalhamento que apenas desviam a radiação de sua direção também contribuem para a diminuição da intensidade ( extinção ) aqui referida .

inscrição

De acordo com a lei de Lambert-Beer , a intensidade decai exponencialmente depois de passar por um absorvedor da mesma espessura ou em uma profundidade de penetração : ${\ displaystyle I}$${\ displaystyle z}$${\ displaystyle z}$

${\ displaystyle {\ begin {align} I (z) & = I_ {0} \ cdot e ^ {- \ alpha z} \\ & = I_ {0} \ cdot \ exp \ left (-2n '' \, {\ frac {\ omega} {c}} \, z \ right) \ end {alinhado}}}$

Com

• a intensidade irradiada ${\ displaystyle I_ {0}}$
• o coeficiente de absorção ${\ displaystyle \ alpha = 2n '' \, {\ frac {\ omega} {c}}}$
  • o coeficiente de extinção do material${\ displaystyle n ''}$
  • a frequência angular da radiação utilizada (depende de sua energia )${\ displaystyle \ omega}$
  • a velocidade da luz .${\ displaystyle c}$

Derivação

Se você substituir em

${\ displaystyle {\ vec {E}} = {\ vec {E}} _ {0} \ cdot e ^ {i \ left [{\ vec {k}} \, {\ vec {r}} - \ omega t \ right]} = {\ vec {E}} _ {0} \ cdot e ^ {i \ left [kz- \ omega t \ right]}}$

o número de onda circular do vetor de onda como segue ${\ displaystyle k}$ ${\ displaystyle {\ vec {k}} = k \, {\ hat {e}} _ {z}}$

${\ displaystyle k = {\ frac {\ omega} {c}} n = {\ frac {\ omega} {c}} (n '+ \ mathrm {i} n' ')}$,

(aí está o índice complexo de refração ) ${\ displaystyle n}$

então você obtém:

${\ displaystyle {\ begin {align} {\ vec {E}} & = {\ vec {E}} _ {0} \ cdot e ^ {\ mathrm {i} \ left [(n '+ \ mathrm {i } n '') {\ frac {\ omega} {c}} z- \ omega t \ right]} \\ & = {\ vec {E}} _ {0} \ cdot e ^ {- n '' { \ frac {\ omega} {c}} z} \ cdot e ^ {\ mathrm {i} \ left [n '{\ frac {\ omega} {c}} z- \ omega t \ right]} \ end { alinhado}}}$

Isso se aplica . ${\ displaystyle I \ propto | E | ^ {2}}$

Coeficiente de extinção e índice de absorção

O coeficiente de extinção e o índice de absorção podem ser calculados a partir do coeficiente de absorção de uma amostra : ${\ displaystyle n ''}$ ${\ displaystyle \ kappa = {\ frac {n ''} {n '}}}$

${\ displaystyle \ alpha \, {\ frac {c} {2 \ omega}} = n '' = n '\ cdot \ kappa}$

Raios X e raios gama

A regra prática para energias de fótons acima de 50  keV se aplica: quanto maior a energia, menos denso o material e quanto menor o número atômico do material, menor o coeficiente de atenuação linear. Mesmo com energias mais baixas, o número atômico Z do material aumenta acentuadamente (proporcional à 4ª potência ). É por isso que o chumbo, com sua alta densidade, é o material preferido para blindagem . ${\ displaystyle \ mu}$

Para fins práticos, o coeficiente de atenuação de massa é muitas vezes preferido. Multiplicado pela densidade do material, dá o coeficiente de atenuação linear.

Veja também

• Espessura de meio valor

literatura

• Peter H. Hertrich: Tecnologia de raios-X: fundamentos e aplicações . Publicis Publishing, 2004, ISBN 978-3-89578-209-1 , pp. 38–44 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google). 
• Rudolf Nicoletti, Michael Oberladstätter, Franz König: Tecnologia de medição e instrumentação em medicina nuclear: uma introdução . facultas.wuv Universitäts, 2006, ISBN 978-3-85076-795-8 , p. 38–39 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google).