Cosa determina l’assorbimento e la dispersione di radiazioni?

La riduzione dell'intensità di radiazione che penetra un materiale è determinata dalle seguenti reazioni:

1. Effetto fotoelettrico

2. Effetto Compton

3. Produzione di coppia

Quale reazione tra queste predominerà dipende dall'energia della radiazione incidente e dal materiale irradiato.

Effetto fotoelettricoQuando i raggi X a bassa energia passano attraverso un materiale e un fotone si scontra con un atomo di questo materiale, l'energia totale del fotone può essere utilizzata per espellere un elettrone dal guscio interno dell'atomo, come in figura illustrata 3-2. Questo fenomeno si chiama fotoelettrico e avviene nell'oggetto, nella pellicola e in qualsiasi filtro utilizzato.

Effetto Compton Con un'energia più alta a raggi X (da 100 KeV a 10MeV), l'interazione di fotoni con elettroni debolmente consolidati o assente degli stari esterni dell'atomo causa il trasferimento di energia a questi elettroni che vengono poi espulsi, come da figura illustrata 4-2. Allo stesso modo i fotoni vengono deviati dall'angolo di incidenza iniziale ed escono dalla collisione come radiazioni di energia ridotta, spargendo in tutte le direzioni, compreso indietro, conosciuto come "spargimento posteriore", controlla nella sezione più avanti. In questa banda energetica, l'assorbimento delle radiazioni è causato dall'effetto Compton ed un pò meno dall'effetto fotoelettrico.

Produzione di coppia La formazione di paia di ioni, vedi figura 5-2, si verifica solo a molto alti livelli di energia (above 1 MeV). Fotoni ad alta energia possono causare l'interazione con i nuclei dell'atomo coinvolto nello scontro. L'energia dei fotoni qui viene utilizzata per espellere un elettrone (e-) e un positrone (e+).

Assorbimento/smorzamento totale Il totale assorbimento o smorzamento lineare di raggi X è la combinazione di tre processi di assorbimento descritti sopra, dove l'energia primaria a raggi X cambia verso una minore forma di energia. L'energia a raggi X secondaria compare da un'altra lunghezza d'onda e un'altra direzione di viaggio. Alcune di queste secondarie (sparse) radiazioni non contribuisce alla formazione dell'immagine radiografica che può causare perdita di qualità immagine tipo sfocatura o nebbia. Il contributo delle varie cause di assorbimento di raggi X al coefficiente totale dell'assorbimento lineare (μ) per l'acciaio tracciato contro l'energia di radiazione, sono mostrati in figura 6-2.