Ya hice una pregunta similar a esta, pero esa pregunta se relacionaba específicamente con el caso de K-40. Lo voy a generalizar a cualquier caso.
Mi pregunta tiene que ver con el campo de la espectroscopia gamma y, en general, con la física nuclear.
Si he detectado un pico en mi espectro gamma de nivel de energía superior a 1022 keV, ¿debo esperar siempre picos de escape tanto simples como dobles? Si es así, ¿por qué? ¿Si no, porque no?
O alternativamente, y una respuesta a esta sería igualmente satisfactoria, ¿por qué observo picos de escape simples y dobles para algunos isótopos y no para otros?
La aparición de la producción de pares dentro del detector depende de la energía gamma y del material del detector. La aparición de picos de escape además de un pico de energía completa dado depende de la geometría del detector y la geometría de la muestra.
Si la energía gamma es lo suficientemente grande como para que la producción de pares sea relevante, el fotón puede desaparecer y ser reemplazado por un electrón y un positrón. El electrón y el positrón pueden viajar unos pocos milímetros antes de perder su energía cinética en el medio absorbente. Cuando su energía cinética se vuelve baja, el positrón puede combinarse con un electrón en el medio absorbente. Luego ambos desaparecen y son reemplazados por dos fotones de aniquilación. Si un fotón de aniquilación escapa sin interacción dentro del detector, aparece un único pico de escape en el espectro con una energía de 0,511 MeV por debajo del pico de energía total. Si ambos fotones de aniquilación escapan, aparece un pico de escape doble con una energía de 1,02 MeV por debajo del pico de energía total.
Para un detector (teórico) muy grande, todas las radiaciones secundarias, incluidos los fotones de aniquilación y los rayos gamma dispersos de Compton, interactúan dentro del detector. Como nada escapa del detector, la energía total es simplemente la energía gamma original. La respuesta del detector es la misma que si el fotón original hubiera sufrido una única absorción fotoeléctrica. El espectro muestra solo el pico de energía total pero no los picos de escape.
Para un detector (teórico) muy pequeño (pequeño comparado con el camino libre medio de la radiación gamma secundaria), virtualmente todos los fotones de aniquilación escapan del detector. Además del pico de energía total, el espectro muestra un pico de escape doble pero ningún pico de escape único.
Para un detector (real) de tamaño intermedio, los efectos de los detectores grandes y pequeños se combinan con efectos relacionados con la recuperación parcial de la radiación gamma secundaria. Además del pico de energía total y el pico de escape doble, con frecuencia se produce un pico de escape único, si un fotón de aniquilación escapa pero el otro es totalmente absorbido. Además, existen otras posibilidades en las que uno o ambos fotones de aniquilación se convierten parcialmente a través de la dispersión Compton y el fotón disperso escapa posteriormente. Tales eventos dan como resultado un amplio continuo en el espectro entre el pico de energía total y el pico de escape doble.