Coeficiente de atenuación másica

El coeficiente de atenuación másica , o coeficiente de atenuación másica de haz estrecho de un material, es el coeficiente de atenuación normalizado por la densidad del material; es decir, la atenuación por unidad de masa (en lugar de por unidad de distancia). Por lo tanto, caracteriza la facilidad con la que una masa de material puede ser penetrada por un haz de luz , sonido , partículas u otra energía o materia . ^{[ 1 ]} Además de la luz visible, los coeficientes de atenuación másica pueden definirse para otras radiaciones electromagnéticas (como los rayos X ), el sonido o cualquier otro haz que pueda atenuarse. La unidad del SI para el coeficiente de atenuación másica es el metro cuadrado por kilogramo ( m² /kg ). Otras unidades comunes incluyen cm² ^{/ g (la unidad más común para los coeficientes de atenuación másica de} rayos X) y L⋅g⁻¹⋅cm⁻¹ ⁽ a veces utilizada en química de soluciones). El coeficiente de extinción másica es un término antiguo para esta magnitud. ^{[ 1 ]}

El coeficiente de atenuación másica puede considerarse una variante de la sección transversal de absorción, donde el área efectiva se define por unidad de masa en lugar de por partícula.

El coeficiente de atenuación másica se define como $${\displaystyle {\frac {\mu }{\rho _{m}}},}$$ dónde

• μ es el coeficiente de atenuación (coeficiente de atenuación lineal);
• ρ _m es la densidad de masa .

Cuando se utiliza el coeficiente de atenuación másica, la ley de Beer-Lambert se escribe de forma alternativa como $${\displaystyle I=I_{0}\,e^{-(\mu /\rho _{m})\lambda }}$$ dónde $${\displaystyle \lambda =\rho _{m}\ell }$$es la densidad de área , también conocida como espesor de masa, y${\displaystyle \ell }$es la longitud sobre la cual tiene lugar la atenuación.

Las tablas de coeficientes de atenuación másica de fotones son esenciales en física radiológica , radiografía (con fines médicos y de seguridad), dosimetría , difracción , interferometría , cristalografía y otras ramas de la física. Los fotones pueden presentarse en forma de rayos X , rayos gamma y radiación de frenado .

Los valores de los coeficientes de atenuación másica, basados ​​en valores adecuados de la sección transversal del fotón , dependen de la absorción y dispersión de la radiación incidente causada por varios mecanismos diferentes, tales como:

• Dispersión de Rayleigh (dispersión coherente);
• Dispersión Compton (dispersión incoherente);
• absorción fotoeléctrica ;
• Producción de pares , producción de electrones y positrones en los campos del núcleo y de los electrones atómicos.

Los valores reales han sido examinados minuciosamente y están disponibles para el público en general a través de tres bases de datos administradas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST):

1. Base de datos XAAMDI; ^{[ 2 ]}
2. Base de datos de XCOM; ^{[ 3 ]}
3. Base de datos FFAST. ^{[ 4 ]}

Si se disuelven varias sustancias químicas conocidas en una sola solución, las concentraciones de cada una se pueden calcular mediante un análisis de absorción de luz. Primero, se deben medir o consultar los coeficientes de atenuación másica de cada soluto o disolvente individual, idealmente en un amplio espectro de longitudes de onda. Segundo, se debe medir el coeficiente de atenuación de la solución real. Finalmente, utilizando la fórmula

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

El espectro se puede ajustar utilizando ρ ₁ , ρ ₂ , … como parámetros ajustables, ya que μ y cada μ / ρ _i son funciones de la longitud de onda. Si hay N solutos o disolventes, este procedimiento requiere al menos N longitudes de onda medidas para crear un sistema de ecuaciones simultáneas resoluble , aunque el uso de más longitudes de onda proporciona datos más fiables.

• coeficiente de absorción
• Sección transversal de absorción
• longitud de atenuación
• Atenuación
• Ley Beer-Lambert
• Escaneo de carga
• borde de Compton
• Dispersión de Compton
• Sección transversal
• Rayos X de alta energía
• Camino libre medio
• Coeficiente de atenuación molar
• Constante de propagación
• Longitud de radiación
• Teoría de la dispersión
• Transmitancia