L'interazione della radiazione X con il rivelatore

L'interazione fra la radiazione ed i materiali, per quanto riguarda i problemi di rivelazione, può considerarsi per la maggior parte delle applicazioni e sicuramente nel caso di applicazioni ad osservazioni astronomiche, come istantanea. Infatti la durata dei processi di assorbimento della radiazione può essere valutata dell'ordine di pochi nanosecondi nei gas e di pochi picosecondi nei solidi.

Nell'intervallo di energia dei fotoni incidenti che considereremo, le principali interazioni fra la radiazione ed il rivelatore sono l'assorbimento fotoelettrico, lo scattering Rayleigh o coerente e lo scattering Compton. A più alta energia diviene importante anche l'interazione per produzione di coppie.

Un esempio di coefficiente di attenuazione di massa per un materiale utilizzato come rivelatore di raggi X, l'alogenuro alcalino ioduro di sodio (NaI), é mostrato nella Figura 2.3. In questo caso si può notare come l'assorbimento per effetto fotoelettrico sia il tipo di interazione dominante per energie al di sotto di 300 keV, lo scattering Compton sia dominante fra 300 keV e 6 MeV e la produzione di coppie sia dominante per energie più elevate.

In particolare si noti la discontinuità nel coefficiente di attenuazione di massa all'energia di 33.17 keV corrispondente all'energia di legame degli elettroni della shell K dello Iodio. Tale discontinuità é dovuta alla differenza fra la sezione d'urto per assorbimento fotoelettrico per interazioni con la shell L e con la shell K dello Iodio. Nel caso in cui l'energia del fotone incidente sia minore dell'energia di legame della shell K, l'interazione fotoelettrica e' energeticamente possibile solo con gli elettroni della shell L.

Le energie di legame delle shell L e K dello Iodio sono riportate nella Tabella 2.1.

Tabella 2.1

Shell Energia di legame (keV)

$$\pm$$ K

$$\pm$$ L_I

$$\pm$$ L_II

$$\pm$$ L_III