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August 2012
Horst Müller
Physikalische Grundlagen für die Funktionssimulation der Ionisations-Durchstrahlkammer in der Röntgendiagnostik
Die Darstellung der physikalischen Grundlagen für die Funktionssimulation der Ionisations-Durchstrahlkammer in der Röntgentechnik umfasst die mathematische Beschreibung der Wechselwirkungen von Photonen mit Festkörpern in einer für die Monte-Carlo-Simulation geeigneten Form. Es werden die Rayleigh- und die Compton-Streuung sowie die Photoabsorption einbezogen. Die bei den letzten beiden Effekten entstehenden Sekundärelektronen werden nach den Gesetzen der Coulomb- und Møller-Streuung auf ihrem Weg und mit ihren Energieänderungen verfolgt. Aufgrund dünner Schichten wird die Theorie der Einzelstreuung angewendet. Das Ziel der Simulation ist die Ermittlung der spektralen Elektronenflussdichte in dem mit Luft gefüllten Messfeld der Ionisationskammer bei Vorgabe eines Energiespektrums der Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von der Spannung an der Röntgenröhre. Der Einfluss der Geometrie und der Materialien auf die spektrale Elektronenflussdichte liefert Hinweise für die Konstruktion der Ionisations-Durchstrahlkammer. Mit den Zustandsdaten der Luft und der Energie der Sekundärelektronen wird der differenzielle Energieverlust ermittelt. Letzterer ermöglicht zusammen mit der spektralen Energieflussdichte die Bestimmung der Ionisierungsrate. Die Ionisierung der Luft wird durch ausführliche Behandlung der entsprechenden Grundgleichungen beschrieben, die die Bedingungen für einen linearen Zusammenhang zwischen Ionisierungsrate und Ionenstrom ergeben.
Keywords: Röntgenstrahlung; Wechselwirkung von Elementarteilchen; Ionisationskammer; Ionisierungskurve
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