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Totale Elektronenstreuquerschnitte von Pyrimidin experimentell bestimmt

14.12.2012

Der totale Elektronenstreuquerschnitt spielt eine essentielle Rolle bei Elektronentransportrechnungen. Als die integrale Summe aller Wechselwirkungsquerschnitte wird er zur Bestimmung des Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wechselwirkungspunkten benötigt und dient gleichzeitig zur Überprüfung der Konsistenz der verwendeten partiellen Wechselwirkungsquerschnitte. Für die Berechnung der Strahlenschäden im Bereich der DNS ist daher die Kenntnis der totalen Elektronenstreuquerschnitte von DNS-Bausteinen von großer Bedeutung. Trotz dieser Bedeutung existierten bisher in der Literatur keine experimentellen Daten für den totalen Elektronenstreuquerschnitt von Pyrimdin (C4H4N2), dem Grundbaustein für die Nukleinbasen Cytosin und Thymin in der DNS.

Angesichts der Tatsache, dass auch Elektronen mit Energien unterhalb der Ionisationsschwelle erhebliche Strahlenschäden hervorrufen können, wurden die totalen Elektronenstreuquerschnitte von Pyrimidin bis in den Energiebereich unterhalb der Ionisationsschwelle gemessen.

In der Abbildung ist die Energieabhängigkeit der gemessenen totalen Elektronenstreuquerschnitte σt von Pyrimidin für Elektronenenergien T zwischen 5 eV und 1 keV dargestellt. Zum Vergleich ist die Energieabhängigkeit der mit Hilfe der Additivitätsregel aus den Daten für N2 [1] und C2H2 [2] berechneten Werte und der totalen Elektronenstreuquerschnitte von Benzen, das die gleiche Anzahl der Valenzelektronen wie Pyrimidin besitzt, dargestellt.

Abb. : Verhältnis des totalen Elektronenstreuquerschnitts σt von Pyrimidin zu dessen Wert bei 1 keV: () vorliegende Ergebnisse, () mit Hilfe der Additivitätsregel berechneten Werte, () Benzen-Daten von Mozejko et al., () Benzen-Daten von Sueoka.

Die mit Hilfe der Additivitätsregel ermittelten Werte stimmen innerhalb der Messunsicherheit mit den experimentellen Ergebnissen über den gesamten Energiebereich überein. Die vorliegenden Ergebnisse werden ebenfalls gut durch die Benzen-Daten von Mozejko et al. [3] wiedergegeben, während sie im niedrigen Energiebereich merklich höher als die von Sueoka [4] bestimmten Benzen-Daten sind.

Literatur

  1. J. C. Nickel, I.Kanik, S. Trajmar und K. Imre, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 25, 2427 (1992)
  2. O. Sueoka und S. Mori, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 22, 963 (1989)
  3. P. Mozejko, G. Kasperski, C. Szmytkowski, G. P. Karwasz, R. S. Brusa, und A. Zecca, Chem. Phys. Letters 257, 309 (1996)
  4. O. Sueoka, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 21, L631 (1988)