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Massenschwächungskoeffizient Der ist der Quotient aus dem Absorptionskoeffizienten und der Dichte des jeweiligen Materia

Massenschwächungskoeffizient

Der Massenschwächungskoeffizient ist der Quotient aus dem Absorptionskoeffizienten und der Dichte des jeweiligen Materials. Wie der lineare Absorptionskoeffizient drückt er aus, wie stark elektromagnetische Strahlung abhängig von ihrer Photonenenergie beim Passieren eines Materials gedämpft wird. Seine Dimension ist Fläche/Masse, die übliche Einheit cm2/g.

Die exponentielle Abnahme der anfänglichen Intensität wird durch das Lambert-Beersche Gesetz beschrieben:

Dabei ist μ der lineare Schwächungskoeffizient und d die Eindringtiefe ins Material.

Massenschwächungskoeffizient von Eisen (schwarze Kurve). Die farbigen Kurven zeigen die Anteile der einzelnen Effekte. Bei etwa 7 keV ist eine deutliche Absorptionskante sichtbar.

Der Massenschwächungskoeffizient μ/ (: Dichte) wird in der Praxis oft vor μ bevorzugt, weil er in einem großen, für Gammastrahlung wichtigen Energiebereich fast konstant und auch für viele Materialien ähnlich ist (siehe nebenstehende Abbildung für Eisen). Auch erlaubt er es, eine von der gewöhnlichen abweichende Dichte zu berücksichtigen. Oberhalb von 2 MeV liegt er in der Größenordnung von 0,05 cm²/g. Mit dem Massenschwächungskoeffizienten ausgedrückt muss im Lambert-Beerschen Gesetz statt der Eindringtiefe die Massenbelegung ρ·d verwendet werden. Es lautet dann

Tabellierte Werte des Massenschwächungskoeffizienten (engl. mass attenuation coefficient) finden sich beispielsweise in Ref.

Beteiligte physikalische Effekte Bearbeiten

Die Abschwächung kommt oberhalb 1 MeV überwiegend durch Comptonstreuung und Paarbildung zustande. Bei niedrigeren Energien dominiert dagegen die Absorption durch den Photoeffekt, schwach überlagert durch Rayleigh-Streuung.

Der Massenschwächungskoeffizient für den Photoeffekt allein hängt außer vom Material stark von der Energie bzw. der Wellenlänge der Röntgenstrahlen ab.

Z ist die Protonenzahl des Atomkerns, λ die Wellenlänge der Röntgenstrahlen und C ein Parameter, der vom Material und der Wellenlänge abhängt. Er ändert sich jeweils an den Absorptionskanten.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. J. H. Hubbell, Seltzer, S. M.: Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients. National Institute of Standards and Technology (NIST), abgerufen am 21. Oktober 2009 (englisch).
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Der Massenschwachungskoeffizient ist der Quotient aus dem Absorptionskoeffizienten und der Dichte des jeweiligen Materials Wie der lineare Absorptionskoeffizient druckt er aus wie stark elektromagnetische Strahlung abhangig von ihrer Photonenenergie beim Passieren eines Materials gedampft wird Seine Dimension ist Flache Masse die ubliche Einheit cm2 g Die exponentielle Abnahme der anfanglichen Intensitat I 0 displaystyle I 0 wird durch das Lambert Beersche Gesetz beschrieben I I 0 exp m d displaystyle I I 0 exp mu d Dabei ist m der lineare Schwachungskoeffizient und d die Eindringtiefe ins Material Massenschwachungskoeffizient von Eisen schwarze Kurve Die farbigen Kurven zeigen die Anteile der einzelnen Effekte Bei etwa 7 keV ist eine deutliche Absorptionskante sichtbar Der Massenschwachungskoeffizient m r displaystyle rho r displaystyle rho Dichte wird in der Praxis oft vor m bevorzugt weil er in einem grossen fur Gammastrahlung wichtigen Energiebereich fast konstant und auch fur viele Materialien ahnlich ist siehe nebenstehende Abbildung fur Eisen Auch erlaubt er es eine von der gewohnlichen abweichende Dichte zu berucksichtigen Oberhalb von 2 MeV liegt er in der Grossenordnung von 0 05 cm g Mit dem Massenschwachungskoeffizienten ausgedruckt muss im Lambert Beerschen Gesetz statt der Eindringtiefe die Massenbelegung r d verwendet werden Es lautet dann I I 0 exp m r r d displaystyle I I 0 exp left frac mu rho rho d right m r Massenschwachungskoeffizient r Dichte Tabellierte Werte des Massenschwachungskoeffizienten engl mass attenuation coefficient finden sich beispielsweise in Ref 1 Beteiligte physikalische Effekte BearbeitenDie Abschwachung kommt oberhalb 1 MeV uberwiegend durch Comptonstreuung und Paarbildung zustande Bei niedrigeren Energien dominiert dagegen die Absorption durch den Photoeffekt schwach uberlagert durch Rayleigh Streuung Der Massenschwachungskoeffizient fur den Photoeffekt allein hangt ausser vom Material stark von der Energie bzw der Wellenlange der Rontgenstrahlen ab m r C l 3 Z 3 displaystyle frac mu rho C lambda 3 Z 3 nbsp Z ist die Protonenzahl des Atomkerns l die Wellenlange der Rontgenstrahlen und C ein Parameter der vom Material und der Wellenlange abhangt Er andert sich jeweils an den Absorptionskanten Einzelnachweise Bearbeiten J H Hubbell Seltzer S M Tables of X Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy Absorption Coefficients National Institute of Standards and Technology NIST abgerufen am 21 Oktober 2009 englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Massenschwachungskoeffizient amp oldid 233146175