Absorptionstvärsnitt

Absorption cross section är ett mått på sannolikheten för en absorptionsprocess. Mer allmänt används termen tvärsnitt inom fysiken för att kvantifiera sannolikheten för en viss partikel-partikelinteraktion, t.ex. spridning, elektromagnetisk absorption etc. (Observera att ljus i det här sammanhanget beskrivs som bestående av partiklar, dvs. fotoner). För att hedra Maria Goeppert Mayers grundläggande bidrag till detta område kallas enheten för tvärsnittet för tvåfotonabsorption för ”GM”. En GM är 10-50 cm4 s foton-1.

Tvärsnittsvärden för alla grundämnen med atomnummer Z mindre än 100 samlade för fotoner med energier från 1 keV till 20 MeV. Diskontinuiteterna i värdena beror på absorptionskanter som också visades.

I samband med ozonskärmning av ultraviolett ljus är absorptionstvärsnittet en molekyls förmåga att absorbera en foton med en viss våglängd och polarisering. Analogt avser det i samband med kärnteknik sannolikheten för att en partikel (vanligtvis en neutron) absorberas av en kärna. Även om enheterna anges som en yta hänvisar det inte till en yta av faktisk storlek, åtminstone delvis eftersom målmolekylens densitet eller tillstånd kommer att påverka sannolikheten för absorption. Kvantitativt sett är antalet dN fotoner som absorberas, mellan punkterna x och x + dx längs strålens väg, produkten av antalet N fotoner som tränger in på djupet x gånger antalet n absorberande molekyler per volymenhet gånger absorptionstvärsnittet σ:

d N d x = – N n σ {\displaystyle {\frac {\dN}{dx}}}=-Nn\sigma } .

Absorptionstvärsnittet är nära relaterat till molär absorptivitet och massabsorptionskoefficient. För en given partikel och dess energi kan målmaterialets absorptionstvärsnitt beräknas från massabsorptionskoefficienten med hjälp av:

σ = ( μ / ρ ) m a / N A {\displaystyle \sigma =(\mu /\rho )m_{a}/N_{A}}

var:

Detta uttrycks också vanligen som:

σ = α / n {\displaystyle \sigma =\alpha /n}

där:

• α {\displaystyle \alpha } är absorptionskoefficienten
• n {\displaystyle n} är atomnummertätheten