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Differentielle elastische Elektronenstreuquerschnitte von Pyrimidin

02.01.2012

Ein großer Teil der Energiedeposition durch ionisierende Strahlung in Materie erfolgt in Form der Freisetzung von Sekundärelektronen, welche auf Grund ihrer Mobilität und der großen Anzahl erhebliche Strahlenschäden in der lateralen Umgebung der primären Strahlungsspur verursachen. Seit einiger Zeit werden weltweit verstärkte Anstrengungen zur Entwicklung neuer Monte-Carlo Codes unternommen, mit dem Ziel, die Schwächen der bisher zur Verfügung stehenden Codes in der Berechnung der Strahlenschäden vor allem durch niederenergetische Elektronen zu beheben. Die Genauigkeit solcher Berechnungen hängt entscheidend von der der in den Codes implementierten Elektronenstreuquerschnitte von Komponenten des kritischen Targets DNA ab.

Angesichts dieser Tatsache wurden differentielle elastische Streuquerschnitte von Pyrimidin, dem Grundgerüst der Nukleinbasen Cytosin und Thymin, für Elektronenenergien von 20 eV bis 1 keV und für Streuwinkel von 5° bis 135° absolut gemessen. Ferner wurden sie mit Hilfe des Modified Independent-Atom Models [1] für Elektronenenergien zwischen 60 eV und 1 keV berechnet. Als Beispiele zeigt Abbildung 1 a - c die gemessenen differentiellen elastischen Streuquerschnitte von Pyrimidin für Elektronenenergien 100 eV, 300 eV und 1 keV im Vergleich zu den theoretischen Werten und zu den experimentellen Daten von Maljkovic et al. [2].

Abbildung : Differentielle elastische Streuquerschnitte von Pyrimidin für Elektronen mit Energien 100 eV (a), 300 eV (b) und 1 keV (c): () Messergebisse dieser Arbeit, () experimentelle Daten von Maljković et al. [2], (-) theoretische Werte.

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, wird die Übereinstimmung zwischen den gemessenen und theoretisch berechneten Werten mit zunehmender Energie besser. Dies ist auf Grund der verwendeten Näherung in dem theoretischen Modell zu erwarten. Darüber hinaus wird die Schulterstruktur in den experimentellen Daten im Streuwinkelbereich um 35° durch die theoretischen Werte gut wiedergegeben, was darauf schließen lässt, dass die Struktur echt ist. Die experimentellen Ergebnisse dieser Arbeit zeigen große Abweichungen zu denen von Maljković et al. [2] für die Streuwinkel oberhalb von 60°. Für Elektronen von 100 eV kinetischer Energie beträgt die relative Abweichung in diesem Streuwinkelbereich etwa 80 %.

Literatur:

  1. S. Hayashi and K. Kuchitsu, J. Phys. Soc. Japan 41, 1724 (1976)
  2. J. B. Maljković, A. R. Milosavljević, F. Blanco, D. Šević, G. García and B. P. Marinković, Phys. Rev. A 79, 052706 (2009)