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Doppelt-differentielle Ionisierungsquerschnitte von Propan

19.12.2018

Molekulare Daten von Kohlenwasserstoffen werden in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik benötigt. Für die Strahlendosimetrie ist Propan von besonderem Interesse, da es als Füllgas in unterschiedlichen Strahlungsdetektoren eingesetzt wird. Es ist derzeit der wichtigste Bestandteil der Füllgase in gewebeäquivalenten Proportionalzählern, die zur Charakterisierung der Strahlenqualität im Strahlenschutz und in Strahlentherapie eingesetzt werden. Neuerdings werden mit Propan gefüllte Detektoren auch verwendet, um räumliche Verteilung der in Gewebe absorbierten Dosis auf nanometrischer Skala zu simulieren. Die Betriebscharakteristik solcher Detektoren hängt eng mit Elektronentransportprozessen in aktiven Zählvolumen zusammen. Eine quantitative Beschreibung dieser Prozesse benötigt Elektronenwechselwirkungsquerschnitten der Zählgase.

Es existieren derzeit keine publizierten Daten für die doppelt-differentiellen Ionisierungsquerschnitte von Propan für Elektronenstöße. Deshalb wurden sie für Primärenergien zwischen 30 eV und 1 keV im Emissionswinkelbereich von 10° bis zu 135° absolut gemessen. Des Weiteren wurden sie zur leichten Implementierung in praktische Anwendungen mittels eines neu konstruierten semiempirischen Modells parametrisiert. Als ein Bespiel zeigt die Abbildung die Messdaten im Vergleich zu den mit dem semiempirischen Modell berechneten Werten. Die beiden Daten stimmen größtenteils im Rahmen der Messunsicherheit überein. Das semiempirische Modell wurde auch verwendet, um die Messdaten zu Emissionswinkeln unter 10° und 135° zu extrapolieren. Die totalen Ionisierungsquerschnitte, die durch die Integration der extrapolierten Daten über die Emissionswinkel und Sekundärelektronenenergien bestimmt wurden, stimmen ebenfalls gut mit Literaturdaten überein.

Doppelt differentielle Ionisationsquerschnitte von Propan für verschiedenen Sekundärelektronenenergien als Funktion der Emissionswinkel

Abb.: Doppelt differentielle Ionisierungsquerschnitte d2σi/dWdΩ von Propan für verschiedene Sekundärelektronenenergien W als Funktion der Emissionswinkel. Die Primärelektronenenergie betrug 200 eV. Die Messdaten sind durch Symbole dargestellt. Die durchgezogenen Linien sind mittels des neu konstruierten semiempirischen Modells berechnet.