Compton (m) (Hz) El free El bound Thomson Rayleigh ' ' Scattering E.M. Radiation vs electrons

Compton wavelenght shift vs deflection angle

X rays diffraction Bragg Laue

Laue diffraction from single cristal rotazioni del cristallo generate dal goniometro Rivelatore: lastra fotografica scintillatore (puntuale) CCD (areale) cristallo Monocromatore e collimatore Sorgenti: tubo a raggi X (elettroni accelerati su un anodo metallico (Cu, Mo, Cr, Co, Ag ecc.) da cui dipende radiazione da sincrotrone (prodotta dallaccelerazione di elettroni in un anello)

Laue diffraction by a powder sample: from spots to circles

Applicazione all'analisi dei materiali Analisi qualitativa : le righe di diffrazione da polvere vengono confrontate con le linee di campioni noti: archivio disponibile presso i ASTM (JCPDS) Powder Diffraction File Analisi quantitativa : la concentrazione relativa di due componenti di una miscela puo' essere determinata osservando le relative intensita' dei picchi di diffrazione caratteristici Analisi di stress in metalli: lo sforzo meccanico modifica la spaziatura geometrica dei siti reticolari e gli angoli di diffrazione di campioni di composizioni note

Interazione fotone – atomo ħ ħ E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Diffusione Rayleigh Scattering elastico ħ ħ ' E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Diffusione Raman : scattering anelastico che lascia l'elettrone in uno stato eccitato a) b)

Interazione fotone – atomo ħ ħ E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Assorbimento di risonanza: E = E 1 -E 0 con riemissione del fotone ħ ħ ' E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Fluorescenza: il fotone assorbito dall'elettrone lo lascia in uno stato eccitato da cui decade riemettendo fotoni meno energetici (se stati metastabili fluorescenza) c) d) ħ '' ħ '''

Interazione fotone – atomo ħ E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Effetto fotoelettrico atomico: l'elettrone assorbe l'energia del fotone e abbandona l'atomo che rimane ionizzato ħ ħ ' E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Scattering Compton anelastico sull'atomo: il fotone ha abbastanza energia per ionizzare l'atomo e proseguire. e) f) N.B. i buchi lasciati dagli elettroni vengono riempiti da elettroni delle shell superioni che emettono fotoni

Interazione fotone – atomo ħ E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Effetto fotoelettrico atomico: l'elettrone assorbe l'energia del fotone e abbandona l'atomo che rimane ionizzato ħ ħ ' E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e Scattering Compton anelastico sull'atomo: il fotone ha abbastanza energia per ionizzare l'atomo e proseguire. e) f) N.B. i buchi lasciati dagli elettroni vengono riempiti da elettroni delle shell superiori che emettono fotoni

Interazione fotone – atomo ħ E0E0 E1E1 E2E2 E3E3 e+e+ Produzione di coppie e+e-. Interagendo con il nucleo il fotone puo' produrre la coppia particella -antiparticella. In assenza del nucleo la conservazione del 4-impulso vieta il processo. Puo' avvenire anche interagendo con un elettrone atomico, che di solito viene anch'esso espulso. Per produrre la coppia ħ > 2m e c 2 g) e-e- ħ '

Scarica elettrica attraverso un gas rarefatto (poco assorbimento) eccitazione di elettroni con conseguente emissione di fluorescenza: lampade al neon, sodio, etc... Luce bianca incidente su un gas rarefatto: l'assorbimento di risonanza e di fluorescenza privano il fascio di luce dei fotoni corrispondenti alle energie dei livelli atomici del gas: analisi spettrale del gas : analisi mezzo interstellare, nubi atmosferici, etc... Esempi applicazioni fluorescenza

Assorbimento fotoelettrico Silicio Z = 14 Oro Z = 79 Blu = Compton Viola = fotoelettrico Giallo = Rayleigh E (MeV) (cm 2 /g) =1 mm

Corrente media disponibile 0.1mA Corrente di buio 2-5 nA Guadagno cirac Tempo salita circa ns scintillatore

E. PH application: Medical Imaging