Interacción radiación-materia

Las interacciones radiación-materia (o interacción luz-materia ) describen, en el contexto de la mecánica cuántica , los efectos de la radiación en un átomo . El término "radiación" debe tomarse en su sentido cuántico  :

• radiación electromagnética ( luz , rayos X , rayos gamma );
• partícula ( electrón , neutrón , radiación alfa ).

Estas radiaciones se utilizan para analizar la materia. De hecho, los átomos son demasiado pequeños para ser visibles o palpables, por lo que solo podemos conocerlos indirectamente; observamos cómo perturban la radiación incidente. Esto dio lugar a dos tipos de métodos de análisis:

• métodos de difracción  : cuando los átomos están organizados de manera ordenada ( cristal ), la radiación se difundirá en ciertas direcciones solo en el espacio; el estudio de esta distribución espacial de la intensidad dispersa permite caracterizar la organización de la materia;
• métodos espectrométricos  : los átomos absorberán parte de las radiaciones incidentes y reemitirán otras, el espectro de absorción y reemisión es característico de las energías de enlace de la materia, y por tanto de su naturaleza química.

Difusión, ionización

La radiación incidente puede interactuar de varias formas con el átomo:

• se puede difundir, es decir, "rebota" en el átomo:
  • difusión elástica: la radiación "rebota" sin perder energía; si la radiación incidente es electromagnética (luz, rayos X) hablamos de dispersión de Rayleigh , si es un electrón, hablamos de retrodispersión  ;
  • Dispersión inelástica: la radiación "rebota" con pérdida de energía (ver Dispersión Raman ); si la radiación causa la expulsión de un electrón débilmente ligado, pierde energía, esto es dispersión de Compton  ;
• puede ser absorbido, provocando una transición electrónica:
  • si la energía incidente es baja, simplemente hace que cambie la órbita de un electrón;
  • si la energía es suficiente, provoca ionización; si la radiación incidente es electromagnética, hablamos de efecto fotoeléctrico y el electrón expulsado es un fotoelectrón; si la radiación incidente es un haz de electrones, los electrones expulsados ​​son electrones secundarios .

Relajación

En el caso de que se absorba la radiación, se dice que el átomo está "excitado" porque su estado de energía no es el estado mínimo. Sigue una "relajación" (o "desexcitación"): un electrón de una capa superior llena la caja cuántica que dejó vacante el electrón expulsado.

Si la energía de transición es moderada (es decir, si la radiación incidente tuvo energía moderada), la relajación provoca la emisión de un fotón de baja energía (visible o ultravioleta), es el fenómeno de la catodoluminiscencia en el caso de que el material sea semiconductor o aislante. Si la energía de transición es alta, podemos tener dos casos:

• hay emisión de un fotón fluorescente, que por su energía es un fotón X, hablamos de fluorescencia X  ;
• este fotón X puede ser recapturado por el propio átomo y provocar la expulsión de un electrón periférico, esta es la emisión Auger .

Otras interacciones

• Giro , electrónica paramagnética resonancia, resonancia magnética nuclear , y la Imagen Médica
• Phonon , espectrometría Raman

Aplicaciones

enlaces externos

• (fr) Interacciones electrón / materia , laboratorio de materiales , Escuela Católica de Artes y Oficios .
• Interacciones radiación / materia y protección radiológica