Borde de Compton

La mayor energía que un fotón dispersado sobre un electrón puede transferirle

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 un centelleador o detector de semiconductores . Es un fenómeno de medición introducido por dispersión dentro del detector y no está presente en la radiación incidente.

Cuando un rayo gamma se dispersa dentro del detector y el fotón dispersado se escapa del volumen del detector, sólo 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 total , se denomina borde de Compton . En términos matemáticos, el borde de Compton es el punto de inflexión del lado de alta energía de la región de Compton. ^[2]

Fondo

Espectro gamma de la fuente radiactiva Am-Be. El continuo de 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 de Compton. El fotopico después del borde de Compton corresponde a la deposición completa de la energía de los rayos gamma incidentes (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 en un material. La cantidad de energía intercambiada varía con el ángulo y viene dada por la fórmula:

${\displaystyle {\frac {1}{E^{\prime }}}-{\frac {1}{E}}={\frac {1}{m_{\text{e}}c^{2}}}\left(1-\cos \theta \right)}$

o

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

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

La cantidad de energía transferida al electrón varía con el ángulo de desviación. Cuando se acerca a cero, no se transfiere nada de la energía. La máxima cantidad de energía se transfiere cuando se acerca a los 180 grados. ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle \theta }$

${\displaystyle E_{T}=E-E^{\prime }}$^[2]

${\displaystyle E_{\text{Compton}}=E_{T}({\text{max}})=E\left(1-{\frac {1}{1+{\frac {2E}{m_{\text{e}}c^{2}}}}}\right)}$

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

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

Referencias

1. Knoll, Glenn F. Detección y medición de radiación 2000. John Wiley & Sons, Inc.
2. Prekeges, Jennifer (2010). Instrumentación de medicina nuclear . Sudbury, Massachusetts: Editores Jones y Bartlett. pag. 42.ISBN​ 9781449611125.

Ver también

• espectroscopia gamma
• supresión de Compton