Zusammenfassung: Wechselwirkung Strahlung - Materie

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1 Zusammenfassung: Wechselwirkung Strahlung - Materie em-strahlung geladene Teilchen Z effective nuclear collisions

2 Bethe-Bloch-Formel -de/dx = 4π Z 12 e 4 /m e v 12 n 2 Z 2 [ln(2m e v 12 /I) ln(1-ß 2 ) - ß 2 ] -de/dx = 4π Z 12 e 4 M 1 /m e E 1 ρ L Z 2 /A 2 [ln(2m e v 12 /I) ln(1-ß 2 ) - ß 2 ] -de/d(xρ) ~ Z 1eff 2 M 1 /E 1 (Z/A ~ ½)

3 Rutherford-Rückstreu-Methode RBS

4 Kinematischer Faktor und Energieverlust bestimmen die RBS- Energie

5 Schichtsystem

6 Hochenergie-ERDA für Schichtstrukturen

7 Hochenergie-PIXE Ägyptischer Glasflakon (Mus. München): gefüllt mit dunklem Pulver Originalverschluss Öffnen nicht möglich (Denker et al.) Pb Folie 10 4 leerer Flakon 10 4 Pb Folie Pb Lι Ag Kα Mn K Pb Lγ γ Linie Sn Kα Sb Kα γ Linie Sn Kβ Sb Kβ Pb Satellit Pb Kβ1 Pb Kβ2 PB Lβ Ag Kβ Pb Lα Pb Kα2 Pb Kα gefüllter Flakon Ereignisse Energie (kev) starke Pb K Linien: Inhalt = Bleiverbindung wahrscheinlich Augenschminke (khol)

8 7.2 Detektoren Ionisation Ionisationskammern - Halbleiter

9 Photomultiplier-Sekundärelektronenvervielfacher kontinuierlich channelplate - Kanalplatten

10 Ge-Detektorball Anticompton-Schutz

11 Compton-Unterdrückung

12 7.3. Strahlenwirkung Biologische Wirkung Modifikation Ionisation Zellschädigung Regenerierung direkter Stoß genet. Schaden Zelltod organ. Fehlorganisation Schaden Krebs

13 Einige Einheiten - Strahlenschutz Aktivität (Quellstärke) 1 Zerfall/sec = 1 Bequerel (Bq) (alte Einheit 1 Curie = 37 GBq) Strahlendosis (Energiedosis, absorbierte Energie) 1 J/kg = 1 Gray (Gy) (alte Einheit 1 rad = 0.01 Gy) Ionisationsdosis (Ionenpaare) 1 Röntgen = Ionenpaare in 1 g Luft (für Gewebe 1 Röntgen 1 rad = 0.01 Gy = 0.01 Sv) Biologische Dosis 1 Sievert = RBW x 1 Gy RBW relative biologische Wirksamkeit x-ray (gamma) 1 Beta 1 n, p 10 Alpha 20 Spaltfragmente >100 Dosisleistung (Strahlendosis pro Zeit) 1 Sievert/h = 1 Sv/h (alte Einheit 1 Rem = 10 msv/h)

14 Natürliche Strahlenbelastung ca. 2 msv/a (Höhenstrahlung (f(h) und geographische Lage), Umgebung (innen, aussen), Medizinische Diagnostik) gesetzliche Grenzwerte Orientierung an natürlicher Belastung 20 msv/a für beruflich strahlenexponierte Personen 1 msv/a für nicht-beruflich strahlenexponierte Personen

15 Die Polonium-Problematik (aktueller Anlass) Poloniumerzeugung aus Bi im Reaktor Polonium in der Zerfallskette (des U-238) 212 Rn 222 Rn 211 At 210 Po 214 Po 218 Po 209 Bi 210 Bi 214 Bi 208 Pb 210 Pb 214 Pb α-zerfall β-zerfall stabil

16 Tumortherapie mit Ionen speziell mit Protonen am HMI (ISL (Homeyer, Kluge, Heufelder et al.), jetzt PT (Denker et al.) zusammen mit Charité- UKBF (Foerster)) seit 1998 über 1000 Patienten

17 Prinzip des Bragg-Preaks einzeln überlagert

18 Behandlungsanordnung

19 Diagnostik Planung - Markierung Positionierung

20 Positionierung

21 (Einzelspur) Ionstrahl-Modifikation fs (als Ergebnis von vielen Ionenspuren) Plastische Deformation ps d ( ion hammering ) Oberflächenstruktur (von Chaos und Wellen zu Türmchen)

22 Materialmodifikation (in der/durch die Ionenspur) mit 600 MeV Au Ionen (ISL, GSI?) Analyse mit: mit EXAFS (HASYLAB) FT TEM R(Å) mit SAXS (BESSY) (Mahnke et al., 2005)

23 7.4. Beschleuniger Ionenquellen elektrostatische Beschleuniger Hochfrequenzbeschleuniger - Linearbeschleuniger - Kreisbeschleuniger Beschleunigeranlagen Spezielle Strahlquellen

24 Ionenquellen Gasentladung - Elektronenstoß Energieaufnahme im E-Feld, Magnetfeldeinschnürung Penning-Anordnung

25 Mikrowellenofen für Ionen: ECR-Quelle

26 Bandgenerator Van de Graaff Zyklotron U = Q/C E = qe U p = qe R B ω = B qe/m

27 Strahltransport - Fokussierung

28 ISL am HMI bis 12/2006 jetzt PT

29 Grosse Anlagen FAIR Projekt