Bremskraft geladener Teilchen in Materie

Ich habe also dieses Diagramm, wie sich die Stoppkraft von Myonen mit der Energie ändert:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Je nach Energie werden unterschiedliche Gleichungen verwendet, um die Änderung der Bremskraft zu beschreiben. Jetzt lese ich gerade über externe Strahlentherapie mit geladenen Teilchen (insbesondere Protonen). Und mein Lehrer hat erklärt, dass die Stoppkraft eines Protons ziemlich genau durch die Bethe-Gleichung beschrieben werden kann, da sie für die Energiebereiche gilt, die die Protonentherapie verwendet (das Diagramm ist wahrscheinlich etwas anders für Protonen als für Myonen). Und ja, das macht irgendwie Sinn, finde ich. Meine Frage ist dann: Die Teilchen, sei es Gewebe oder jede andere Art von Materie, werden irgendwann aufhören, dh überhaupt keine Energie mehr zu haben. Würde das wiederum nicht bedeuten, dass Sie Anderson-Ziegler-, Lindhard-Scharff-Korrekturen einbeziehen müssten, um die richtige Bremskraft zu erhalten, oder übersehe ich etwas (vorausgesetzt, das Diagramm sieht ein bisschen wie das obige aus). Auch hier wurde mir gesagt, dass die Bethe-Gleichung "gut genug" für die Protonentherapie bei Patienten ist, daher bin ich mir nicht sicher, ob sie auch gilt, wenn ich auf ein Eisenziel oder so etwas schießen würde.

Vielen Dank im Voraus.

Gemeint ist, dass die Teilchen sehr abrupt gestoppt werden, wenn sie die minimale Ionisationsschwelle unterschreiten. Die doppelt logarithmische Darstellung zeigt Ihnen, dass bei Impulsen unter 100 MeV/c die Bremskraft der Materie sehr stark ansteigt, sodass die Teilchen nicht nur weniger Impuls zu verlieren haben, sie verlieren ihn auch bis zu hundertmal schneller (pro Entfernungseinheit). ). Löst man die (effektiven) Bewegungsgleichungen, führt dies auf kurzer Distanz zu einem ziemlich detailunempfindlichen abrupten Stopp.
Im Grunde bedeutet es also nur, dass, wenn die Bethe-Gleichungen nicht mehr gültig sind, die Energie eines Teilchens so niedrig ist, dass ein wirklicher Beitrag (zumindest im Fall der Protonentherapie) zur Übertragung von Energie auf die Materie unbedeutend ist?
Das ist die übliche Annahme für viele Detektoren und ich habe es (und das ist Hörensagen) von Kollegen gehört, die sich mit Protonen- und Schwerionenstrahlentherapie befasst haben. Allerdings erhebe ich keinen Anspruch auf Fachwissen und ich habe nie den tatsächlichen Unterschied zwischen zB einem hypothetischen Szenario mit nahezu flachem Energieverlust unterhalb der minimalen Ionisationsenergie und dem realen Mechanismus betrachtet. Ich denke, der bessere Weg, dies zu sagen, ist nicht, dass es nicht wichtig ist, es ist eigentlich ziemlich wichtig, es ist wahrscheinlich nur nicht sensibel für die Details.
Ich werde das im Hinterkopf behalten :) Vielen Dank. Posten Sie eine Antwort, wenn Sie Punkte erhalten möchten ;)

Antworten (1)

Während der Protonentherapie wird der größte Teil des Schadens tatsächlich in den letzten paar Millimetern vor dem Ende des Strahls angerichtet – an dem Punkt, der als Bragg-Peak bezeichnet wird

Ja, die Durchdringungsdistanz wird weitgehend durch die Energie über einigen MeV bestimmt; Wenn das Teilchen langsamer wird, beginnt es, mehr Energie pro Längeneinheit abzugeben. Zitat aus "The Physics of Protons for Patient Treatment" (Wroe, Slater and Slater) :

Protonen und andere schwer geladene Teilchen kommen diesem Ziel sehr nahe: Sie deponieren den größten Teil ihrer Energie in einem Hochdosis-Peak (dem sogenannten Bragg-Peak) am Ende ihrer Bahn (Abb. 1). Dieser Peak entsteht durch einen exponentiellen Anstieg der Bremskraft gegen Ende der Protonenbahn. Wenn ein schweres geladenes Teilchen (z. B. ein Proton) langsamer wird, steigt daher die Energiemenge, die es pro abgedeckter Längeneinheit abgibt, exponentiell an, wodurch ein Hochdosis-Peak entsteht (2). Die Tiefe dieses Peaks in einem bestimmten Material (z. B. einem Patienten) hängt von seiner Anfangsenergie ab; Durch Variieren dieser Energie kann der Hochdosisbereich in jeder Tiefe platziert werden.

Und Abbildung 1 aus dem Papier:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bremskraft geladener Teilchen in Materie
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v