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