Фотоэффект

 При фотоэлектрическом эффекте энергия падающего кванта полностью поглощается веществом, в результате чего появляется свободный электрон, обладающий определенной кинетической энергией, величина которой равна энергии кванта излучения за вычетом работы выхода данного электрона из атома (электрон покидает границы атома). Вероятность фотоэффекта увеличивается с ростом энергии связи электронов в атоме. Обычно выбивается электрон из К-слоя (в 80% случаев). Свободный электрон, ассоциируясь с одним из нейтральных атомов, порождает отрицательный ион. Атом, потерявший электрон, становится возбужденным. «Вакантное» место К-электрона (выбитого из атома) заполняется электроном из L-слоя, на L-слой переходит электрон из М-слоя и т.д. При этом высвечивается один или несколько квантов характеристического рентгеновского излучения.

Характеристическое излучение – фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома. Энергия рентгеновских квантов, образовавшихся при фотоэффекте достигает 0,1 МэВ (т.к. достаточно большая энергия). Однако энергия, излучаемая легкими атомами вторичных фотонов, малая, и такие фотоны сразу же поглощаются веществом.

Фотоэффект характерен только для длинноволнового рентгеновского излучения. Фотоэлектрическое поглощение преобладает тогда, когда энергия гамма-кванта не превышает 0,05 МэВ. Фотоэффект идет интенсивней в более тяжелых ядрах (железо, медь, свинец и т.д.). Фотоэффект невозможен на слабосвязанных и свободных электронах (не связанных с атомами), так как они не могут поглощать гамма-кванты. В воздухе, воде и биологических тканях фотоэлектрическое поглощение составляет 50% при энергии гамма-квантов порядка 60 кэВ. Таким образом, фотоэффект является главным процессом поглощения при относительно малых энергиях ионизирующих излучений, когда часть энергии первичных фотонов превращается в кинетическую энергию электронов, часть в энергию характеристического излучения.