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Wechselwirkung von Strahlung mit Materie 1.Geladene Teilchen 1.1 schwere Teilchen 1.2 Elektronen 2.Neutrale Teilchen 2.1 Photonen 2.2 Neutronen.

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Präsentation zum Thema: "Wechselwirkung von Strahlung mit Materie 1.Geladene Teilchen 1.1 schwere Teilchen 1.2 Elektronen 2.Neutrale Teilchen 2.1 Photonen 2.2 Neutronen."—  Präsentation transkript:

1 Wechselwirkung von Strahlung mit Materie 1.Geladene Teilchen 1.1 schwere Teilchen 1.2 Elektronen 2.Neutrale Teilchen 2.1 Photonen 2.2 Neutronen

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3 Central Au+Au collision at 25 AGeV: URQMD + GEANT4 160 p K + 13 K -

4 Bethe-Bloch Bethe-Bloch Formel:

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6 Energieverlust geladener Teilchen in Materie Notation: dE/dx = dE/(ρdx) mit ρ als Dichte

7 Reichweite geladener Teilchen in Materie Notation: R/M = Rρ/M mit ρ als Dichte. M ist Masse des Projektils.

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9 Reichweite und Energieverlust-Streuung Der Energieverlust geladener Teichen ist am Ende ihrer Reichweite am größten: Energieverlust ist statistischer Prozess. Bethe-Bloch: mittlerer Energieverlust Landau Verteilung: dE in dünnem Absorber

10 Energieverlust und Reichweite geladener Teilchen

11 Tumortherapie mit Ionen Beam energy variation Rasterscan Online positron emission tomography

12 Positron emission tomography after radiation Simulation of the applied dose before radiation

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14 Tumortherapie mit Ionenstrahlen an der Universitätsklinik in Heidelberg (im Bau)

15 Energieverlust von Elektronen in Materie

16 Cherenkov-Effekt: Bewegt sich ein geladenes Teilchen durch ein Medium schneller als Licht, emittiert es Cherenkov-Strahlung: v > c/n (n ist Brechungsindex des Mediums) Emission einer kohärenten Wellenfront: cosθ = 1/(βn) Cherenkov-Licht

17 Übergangsstrahlung Θ = 1 /γ

18 Vielfachstreuung geladener Teilchen in Materie 13.6 MeV Wechselwirkung geladener Teilchen mit Elektronen der Materie: Inelastische Streuung: Energieverlust Elastische (Rutherford) Streuung: Ablenkung Viele elastische Streuungen: Ablenkwinkel näherungsweise Gauss-verteilt um Mittelwert

19 MaterialZAX 0 [g/cm2] X 0 / [cm] E c [MeV] Wasserstoff Helium Lithium Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Aluminium Silizium Eisen Kupfer Silber Wolfram Blei Luft Wasser Plastik4034 A eff = f i A i mit f i = A i /A tot Strahlungslängen und kritische Energien für verschiedene Materialien

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21 Photoeffekt Wechselwirkung von Photonen mit Materie Compton-Streuung Paarbildung

22 Wechselwirkung von Photonen mit Materie 1. Mehrfache Comptonstreuung, unvollständiger Energieverlust. 2. Mehrfache Comptonstreuung + Photoeffekt, vollständiger Energieverlust. 3. Paarbildung, Positronen- Vernichtung, Comptonstreuung, Photoeffekt. Vollständiger Energieverlust. 4. Paarbildung, Verlust eines Vernichtungsquants. 5. Paarbildung, Verlust beider Vernichtungsquanten

23 Gamma-Spektroskopie Photolinie Photolinie: Photoeffekt deponiert Gesamtenergie im Detektor Comptonkante: Maximaler Energieübertrag auf das Elektron, gestreutes Photon verlässt Detektor Single und Double Escape: Verlust eines oder beider Photonen der Elektron-Positron Vernichtungs- Strahlung nach Paarbildung Rückstreulinie (backscatter peak): Comptoneffekt außerhalb des Detektors, rückgestreutes γ-Quant im Detektor deponiert

24 Totaler Photonen Wirkungsquerschnitt

25 Neutronen Wirkungsquerschnitte


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