Lisans Tezimden Notlar - 8 (Fotoelektrik Etki)

Fotoelektrik Etki

        Fotonlar madde ile etkileştiklerinde ortam atomlarının orbital elektronlarından bir tanesine enerjisinin tamamını aktararak elektronun atomdan fırlatılması olayına fotoelektrik olay denir. Atomdan kopartılan elektrona da fotoelektron  denir. Bu olayın gerçekleşmesi için gelen foton enerjisinin elektronun bağlanma enerjisinden büyük olması gerekir.

L-kabuğundaki bir elektronun koparılması sonucu fotoelektrik absorbsiyonun gösterimi. 
Foton bütün enerjisini L-kabuğundaki elektrona aktarması sebebiyle elektron, bulunduğu enerji seviyesinden koparılır. 
Bir üst enerji seviyesi olan M-kabuğundan bir elektron, boşalan seviyeye iner.
 Bu sırada dışarıya bir karakteristik radyasyon yayılır.

         Fotoelektrik olayın gerçekleşme olasılığı, foton enerjisi hν  ve durdurucu ortamın atom numarası Z 'ye fazlasıyla bağlıdır. Bethe, fotoelektrik  olay tesir kesiti σp için, bu ilişkinin aşağıdaki gibi olduğunu göstermiştir.

 veya

 veya

 dır.

         Bu bağıntı yüksek atom numaralı durdurucularda ve küçük foton enerjilerinde fotoelektrik olayın daha etkin olduğunu göstermektedir. Hafif materyallerin içinde ise, örneğin canlı dokuda 200keV in üstündeki foton enerjilerinde fotoelektrik etkileşmenin önemi ihmal edilebilir düzeyde azalırken, dbir sonraki yayında açıklanacak olan Compton Saçılması daha etkin olmaya başlar [1].

         Sonuç olarak, radyoterapide kullanılan foton enerjileri genellikle MeV düzeyindedir ve bu nedenle fotoelektrik olay yumuşak dokuların ışınlanmasında çok önemli bir etki değildir [2][3].

[1] Ümit Ayyıldız. Celal Bayar Fen Bilimleri Enstitüsü, Radyoterapide Kullanılan Kaynak ve Dedektörlerin Çoklu Geometri Tekniği İle EGSnrc Monte Carlo Modellemesi , 2005

[2]  M.Pirozynski, Respir.Med. 100(12):2073-84, 100 Years of Lung Canser, 2006

[3] Recep Kandemir, "External Radyoterapide Foton Doz Algoritmalarının Araştırılması" , Lisans Bitirme Projesi, 2012