Introduccion Materia Radiacion

Práctica de laboratorio:
Interacción de la radiación con la materia

Ferreyro Ignacio
Fusé Victoria
Orte Marcos
Verón Mariano
Villemur Juan

Cátedra: Detección y medición de radiación electromagnética y corpuscular
(Curso 2005)
Licenciatura en Tecnología Ambiental, Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas, UNICEN
Responsables: Dra. Daniela Bertuccelli, Dr. WalterSalgueiro



I. Introducción teórica

Interacción de la radiación con la materia

Cuando la radiación, (fotones y partículas), inciden sobre la materia, interactúan con los núcleos o con los electrones atómicos. Este fenómeno se conoce como interacción de la radiación con la materia.

Mecanismos básicos

Las partículas neutras presentan la propiedad de interactuar con los electronesatómicos (fotones) y con los núcleos (fotones y neutrones) en un solo proceso, desapareciendo luego del haz original. Las partículas cargadas, en cambio, lo hacen básicamente vía interacción coulombiana tanto con electrones como con núcleos atómicos, en procesos de múltiples etapas.

Interacción de partículas cargadas con la materia

La radiación puede analizarse en base a los efectos que produceal atravesar la materia, los que dependen del tipo de radiación y de la energía de la misma.
La radiación, al atravesar la materia, interactúa con ésta perdiendo energía en cada proceso de interacción. A la mínima distancia necesaria para detener la radiación se la denomina alcance. El número necesario de interacciones para detener las partículas depende, en una sustancia dada, de la energíainicial.
Otra magnitud en el estudio de la absorción de las partículas cargadas es el potencial de frenado, definido como la cantidad de energía que cada partícula pierde por unidad de distancia recorrida en el material.
La interacción de partículas cargadas con la materia tiene lugar a través de colisiones elásticas o inelásticas con núcleos atómicos, o electrones orbitales o con cargas libres. Sedice que se tiene una colisión elástica cuando la energía cinética total del sistema se mantiene constante. En cambio la interacción es inelástica cuando esa energía no se conserva; o sea, cuando parte de la misma se transforma en algún otro tipo de energía. En términos generales las partículas cargadas interaccionan con la materia por una de las cuatro alternativas siguientes:

colisiónelástica con electrones atómicos.
colisión elástica con núcleos.
colisión inelástica con electrones atómicos.
colisión inelástica con núcleos.

Cuando una partícula cargada atraviesa un medio se dan, con distintas probabilidades algunos de los cuatro procesos indicados. En todos ellos la partícula pierde energía cinética ya sea cediéndola como tal a los electrones o al núcleo con el queinteraccionan y transformándola en energía de excitación o convirtiéndola en radiación electromagnética (radiación de frenado)

Interacción de la radiación electromagnética (gamma y rayos X) con la materia

La única forma de interpretar adecuadamente la interacción de de la radiación electromagnética con la materia es a través de su comportamiento corpuscular. Un haz monocromático esta compuesto porfotones, cuyas características principales son

Energía E=hν

Masa m=E/c2

Impulso lineal p=E/c

Masa en reposo m0=0

Donde h es la constante de planck, ν es la frecuencia y c es la velocidad de la luz

El, paso de la radiación electromagnética por la materia se caracteriza por una ley deabsorción exponencial

I(x)=I0e-μx

Donde I es la intensidad de la radiación y μ es el coeficiente de absorción o de atenuación lineal.
A diferencia de las partículas cargadas, que tienen alcances definidos relacionados con su energía inicial, la radiación electromagnética no presenta esta propiedad al atravesar la materia. Los fotones que componen el haz sufran choques efectivos mucho...