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El núcleo y sus radiaciones Curso 2016 Clase 2 Página 1 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP PN 1927 Efecto Compton COMPTON, ARTHUR HOLLY "for his discovery of the effect named after him"- WILSON, CHARLES THOMSON REES WILSON, CHARLES THOMSON REES "for his method of making the paths of electrically charged particles visible by condensation of vapour"

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

Página 1

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

PN 1927

Efecto Compton

COMPTON, ARTHUR HOLLY"for his discovery of the effect named after him"-

WILSON, CHARLES THOMSON REESWILSON, CHARLES THOMSON REES"for his method of making the paths of electrically charged particles visible by condensation of vapour"

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

Página 2

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Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

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El núcleo y sus radiaciones

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Clase 2

Página 3

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

Phys. Rev. 22, 409 (1923)

Phys. Rev. 21, 483 (1923)

Phys. Rev. 21, 715 (1923)

Intensidad de rayos X

monocromáticos dispersados a

distintos ángulos por un blanco de

grafito en función de la longitud de

Determinaciones experimentales

utilizando ranuras de dos anchos

distintos. Fig 4 corresponde a la

menor.

grafito en función de la longitud de

onda de la radiación dispersada.

La longitud de onda de la radiación

dispersada está expresada (en grados)

como el ángulo de difracción producido

por un cristal de calcita.

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El núcleo y sus radiaciones

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Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

λ∆

inner shell electrons

outer shell electrons

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El núcleo y sus radiaciones

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Clase 2

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Fac. Ciencias Exactas - UNLP

νhE =

'' νhE =

c

Ep =

c

Ep

''=

42

0

22 cmcpE +=

θ

φ

2mcE =

Conservación de la energía

)1(' 2

0

2 cmmchh −=− νν

Conservación del impulso

)2(coscos'

φθνν

mvc

h

c

h+=

'νh

Efecto Compton

mcEe =

vmp��

= )3('

0 φθν

mvsensenc

h−=

2

2

0

1c

v

mm

= )4()( 2222

0

2 vmcmm =−

θνννν

cos'2'

2

222

22

c

h

c

h

c

hvm −

+

=

θνννν cos'2)'()()( 22242

0

2 hhhcmm −+=−

)3()2( yde

)4(con

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

Página 6

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

θνννν cos'2)'()()( 22242

0

2 hhhcmm −+=−

)'(2'2)'()( 2

0

22242

0

42 νννννν hhcmhhhcmcm −+−++=

Restando: )cos1('2)'(20 22

0 θνννν −−−= hhhcm

)cos1(hh θνν − θλ 1)cos1(1

' h −+=

Efecto Compton

2

0

)cos1(1

' cm

h

h

h θν

ν

ν −+=

λ

θ

λ

λ 1)cos1(1

'

0cm

h −+=

)cos1(' θγλλ −+= C

γγγγC =0.0242 A 2

0

)cos1(1

1'

cm

hh

h

θνν

ν

−+

=

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El núcleo y sus radiaciones

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Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

Fotones

Interacción de la radiación

con la materia

RecombinaciónEC

EF

Aniquilación

Ionización

Excitación

Bremsstrahlung

Fotones

primarios

e- -Auger

EF

CP

Aniquilación

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Fac. Ciencias Exactas - UNLP Interacción de la radiación con la

materia

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El núcleo y sus radiaciones

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Página 9

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP Detector de Centelleo

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El núcleo y sus radiaciones

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Clase 2

Página 10

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

Cs137

55

27 años

ββββ-

662 keV

2.6 años

Na22

11

1274 keV

ββββ+

Isótopos radiactivos a utilizar

Ba137

56

662 keV

ν++→ −epn

Ne22

10

ν++→ +enp

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

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Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

AmplificadorDetector

HV

MCA

Espectroscopía gama

Detector

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

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Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

AmplificadorDetector

HV

MCA

Espectroscopía gama

Detector

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El núcleo y sus radiaciones

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Clase 2

Página 13

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

AmplificadorDetector

HV

MCA

Espectroscopía gama

Detector

4

4 Rayos X asociados con procesos

de conversión interna

4

de conversión interna

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Página 14

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP

� El exceso de energía de un núcleo

excitado es transferido a un electrón

atómico.

� Emisión de rayos X o electrones

Auger.

ConversiónConversión internainterna (IC)(IC)

� Electrones monoenergéticos

E~ 1keV-5MeVFuente Energía (keV)

207Bi 408; 967; 1047

137Cs 624

113Sn 365

133Ba 266; 319

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

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Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP Espectroscopía gama

0.4

0.6

0.8

1.0

hν'/hν

AmplificadorDetector

HV

MCA

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0.0

0.2

θ

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

Página 16

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

2250

3000

3750

4500

5250

de

cu

en

tas

137

Cs

137

Cs - Plomo

137

Cs - Cobre

137

Cs - Carbono

AmplificadorDetector

HV

MCA

0 150 300 450 600 750 900 1050

0

750

1500

de

cu

en

tas

Nº de canal

137

Cs - Carbono

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El núcleo y sus radiaciones

Curso 2016

Clase 2

Página 17

Departamento de Física

Fac. Ciencias Exactas - UNLP Efecto Compton

3750

4500

5250

de

cu

en

tas

0 150 300 450 600 750 900 1050

0

750

1500

2250

3000

de

cu

en

tas

Nº de canal

137

Cs

137

Cs - Plomo

137

Cs - Cobre

137

Cs - Carbono