Efectul fotoelectric
Cuantele gamma
sunt absorbite de catre electronul legat in atom. Acesta paraseste atomul cu
energia:
(5.30)
adica cu o
energie cinetica egala cu diferenta dintre energia cuantei gamma si energia de
legatura a electronului in atom (potentialul de ionizare al nivelului energetic
j al electronului in atom). Dupa
ce electronul a parasit atomul, locul lui este ocupat de un electron de pe un
nivel energetic superior - se produce o rearanjare a electronilor pe nivelele
energetice in scopul realizarii unui minim al energiei. In urma acestei
rearanjari se emit fotoni (raze X) sau, daca rearanjarea este neradiativa, electroni
Auger (ca in cazul fenomenului de conversie interna). In cazul cuantelor
gamma moi (de energie mica) fotoelectronii sunt emisi preferential pe directii
perpendiculare pe axa de ciocnire, iar in cazul razelor gamma dure (cu energii
mari) ei sunt emisi mai ales pe directia inainte, corespunzator orientarii
campului electric al radiatiei asociate cuantelor. Probabilitatea efectului
fotoelectric este mai mare la elementele grele (e proportionala cu Z2
) daca avem cuante gamma de joasa energie, sub 0,5 MeV, si scade odata cu
cresterea energiei cuantelor gamma, deci efectul fotoelectric predomina la
absorbtia razelor gamma moi de catre elementele grele. Fotoelectronul emis isi
consuma energia cinetica producand ionizari ale atomilor mediului, numite
ionizari indirecte. Faptul ca absorbtia fotoelectrica este favorizata pentru
anumite energii (energiile de legatura ale electronilor din diferitele paturi
electronice) este utilizat la masurarea energiei cuantelor gamma: se compara
absorbtia fotoelectrica in diferite substante absorbante.
