Koeficient útlumu hmoty - Mass attenuation coefficient

The koeficient útlumu hmotynebo hmotnostní součinitel útlumu paprsku objemu materiálu charakterizuje, jak snadno může být proniknut paprskem světlo, zvuk, částice, nebo jiný energie nebo hmota.^[1] Kromě viditelného světla lze pro jiné definovat koeficienty útlumu elektromagnetická radiace (jako Rentgenové záření ), zvuk nebo jakýkoli jiný paprsek, který lze utlumit. The Jednotka SI koeficientu útlumu hmoty je čtvereční metr na kilogram (m²/kg). Mezi další běžné jednotky patří cm²/ g (nejběžnější jednotka pro koeficienty útlumu rentgenového záření) a ml⋅g⁻¹⋅cm⁻¹ (někdy se používá v chemii roztoků). Koeficient hromadného vyhynutí je starý výraz pro toto množství.^[1]

Koeficient útlumu hmoty lze považovat za variantu absorpční průřez kde je efektivní plocha definována na jednotku hmotnosti místo na částici.

Matematické definice

Koeficient útlumu hmoty je definován jako

${ displaystyle { frac { mu} { rho _ {m}}},}$

kde

• μ je koeficient útlumu (lineární útlumový koeficient);
• ρ_m je hustota hmoty.

Při použití koeficientu útlumu hmoty se: Pivo – Lambertův zákon je psáno alternativní formou jako

${ displaystyle I = I_ {0} , e ^ {- ( mu / rho _ {m}) lambda}}$

kde

${ displaystyle lambda = rho _ {m} ell}$ je hustota plochy známé také jako tloušťka hmoty a ${ displaystyle ell}$ je délka, po kterou dochází k útlumu.

Koeficienty absorpce hmoty a rozptylu

Když úzký (kolimoval ) paprsek prochází objemem, paprsek ztratí intenzitu na dva procesy: vstřebávání a rozptyl.

Koeficient absorpce hmoty, a koeficient rozptylu hmoty jsou definovány jako

${ displaystyle { frac { mu _ { mathrm {a}}} { rho _ {m}}}, quad { frac { mu _ { mathrm {s}}} { rho _ { m}}},}$

kde

• μ_A je absorpční koeficient;
• μ_s je koeficient rozptylu.

V řešeních

V chemii se pro a. Koeficienty útlumu často používají chemické druhy rozpuštěný v a řešení. V takovém případě je koeficient útlumu hmoty definován stejnou rovnicí, kromě toho, že „hustota“ je hustota pouze jednoho chemického druhu a „útlum“ je útlum způsobený pouze tímto jedním chemickým druhem. The aktuální koeficient útlumu je počítáno

${ displaystyle mu = ( mu / rho) _ {1} rho _ {1} + ( mu / rho) _ {2} rho _ {2} + ldots,}$

kde každý člen v součtu je koeficient útlumu hmoty a hustota jiné složky řešení ( solventní musí být také zahrnuty). Toto je vhodný koncept, protože koeficient hmotnostního útlumu druhu je přibližně nezávislý na jeho koncentraci (pokud určité předpoklady jsou splněny).

Úzce související koncept je molární nasákavost. Kvantitativně souvisí s

(koeficient útlumu hmoty) × (molární hmotnost ) = (molární nasákavost).

Rentgenové záření

Koeficient útlumu hmoty železa s přispívajícími zdroji útlumu: koherentní rozptyl, nesouvislý rozptyl, fotoelektrická absorpce a dva typy výroba párů. Nespojitost fotoelektrická absorpce hodnoty jsou způsobeny Malá kotva. Data grafu pocházejí z NIST databáze XCOM.

Koeficient útlumu hmoty hodnoty zobrazené pro všechny prvky s protonové číslo Z menší než 100 shromážděné pro fotony s energiemi od 1 keV do 20 MeV. Nespojitosti v hodnotách jsou způsobeny absorpční hrany které byly také zobrazeny.

Tabulky foton koeficienty útlumu hmoty jsou nezbytné v radiologické fyzika, radiografie (pro lékařské a bezpečnostní účely), dozimetrie, difrakce, interferometrie, krystalografie a další odvětví fyziky. Fotony mohou být ve formě Rentgenové záření, gama paprsky, a bremsstrahlung.

Hodnoty koeficientů útlumu hmoty jsou závislé na vstřebávání a rozptyl z incident záření způsobené několika různými mechanismy, jako např

• Rayleighův rozptyl (koherentní rozptyl);
• Comptonův rozptyl (nesouvislý rozptyl);
• fotoelektrická absorpce;
• výroba párů, produkce elektron-pozitronů v polích jádra a atomových elektronů.

Skutečné hodnoty byly důkladně prozkoumány a jsou k dispozici široké veřejnosti prostřednictvím tří databází provozovaných společností Národní institut pro standardy a technologie (NIST):

1. Databáze XAAMDI;^[2]
2. Databáze XCOM;^[3]
3. FFAST databáze.^[4]

Výpočet složení roztoku

Je-li v jednom roztoku rozpuštěno několik známých chemikálií, lze koncentrace každé z nich vypočítat pomocí analýzy absorpce světla. Nejprve musí být změřeny nebo vyhledány koeficienty útlumu hmotnosti každé jednotlivé rozpuštěné látky nebo rozpouštědla, ideálně napříč širokým spektrem vlnových délek. Zadruhé musí být změřen koeficient útlumu skutečného řešení. Nakonec pomocí vzorce

${ displaystyle mu = ( mu / rho) _ {1} rho _ {1} + ( mu / rho) _ {2} rho _ {2} + ldots,}$

spektrum lze přizpůsobit pomocí ρ₁, ρ₂, ... jako nastavitelné parametry, protože μ a každý μ/ρ_i jsou funkce vlnové délky. Pokud existují N rozpuštěné látky nebo rozpouštědla, tento postup vyžaduje alespoň N měřené vlnové délky k vytvoření řešitelného systému simultánní rovnice, i když použití více vlnových délek poskytuje spolehlivější data.

Viz také

• Absorpční koeficient
• Absorpční průřez
• Délka útlumu
• Útlum
• Pivo – Lambertův zákon
• Skenování nákladu
• Compton hrana
• Comptonův rozptyl
• Průřez
• Vysokoenergetické rentgenové záření
• Střední volná cesta
• Součinitel molárního útlumu
• Konstanta šíření
• Délka záření
• Teorie rozptylu
• Přechod

Reference