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Doppelt-differentielle Ionisierungsquerschnitte von Tetrahydrofuran für Protonen im Energiebereich zwischen 0,3 MeV und 3 MeV

11.12.2015

Doppelt-differentielle Wirkungsquerschnitte für die Ionisierung von Tetrahydrofuran durch Protonenstoß wurden mittels Elektronenspektroskopie an Ionenbeschleunigeranlagen der PTB gemessen.

Im Rahmen des EMRP-Projekts „BioQuaRT“ wurden die Spurstruktur-Simulationscodes GEANT4-DNA [1] und PTra [2] mit experimentellen Wirkungsquerschnitten von DNS-Bau­steinen erweitert, um die Wechselwirkungen zwischen der ionisierenden Strahlung und dem biologischen Material auf zellulärer (mikrometrischer) und subzellulärer (nanometrischer) Skala zu simulieren.

Doppelt-differentielle Wirkungsquerschnitte (DDCS) für die Ionisierung von Tetrahydrofuran (THF) durch Protonen mit einer Energie zwischen 0,3 MeV und 3 MeV wurden an den Ionenbeschleunigeranlagen der PTB experimentell bestimmt. Die bei der Wechselwirkung emittierten Elektronen wurden mittels eines elektrostatischen hemisphärischen Elektronenspektrometers für Emissionswinkel zwischen 15° und 150° in 15°-Schrit­ten relativ zur Protonenstrahlrichtung nachgewiesen. Ein Vergleich der experimentellen DDCS mit dem semiempirischem Hansen-Kocbach-Stolterfoht (HKS) Modell [3] sowie einer auf der dielektrischen Antwortfunktion (DRF) basierenden Berechnung [4] zeigt eine gute Übereinstimmung in einem breiten Bereich von Emissionswinkeln und Energien der Sekundärelektronen.

Abb. 1: Die experimentellen (Symbole) DDCS von THF durch 2 MeV Protonstoß als Funktion des Emissionswinkels im Vergleich zu den theoretischen DDCS, die mit dem HKS [3] Modell (durchgezogene Linie) sowie dem DRF [4] Modell (gestrichelte Linie) berechnet wurden.

Literatur

  1. S. Incerti, A. Ivanchenko, M. Karamitros, et al., Med. Phys. 37, 4692 (2010).
  2. M. U. Bug, H. Rabus, and A. B. Rosenfeld, Radiat. Phys. Chem. 81, 1804 (2012).
  3. M. A. Bernal and J. A. Liendo, Nucl. Instrum. Meth. B 251, 171 (2006).
  4. P. de Vera, R. Garcia-Molina, and I. Abril, Phys. Rev. Lett. 114, 018101 (2015).