Fachbereich Mathematik - GSI

1.3 Physikalische Grundlagen ionisierender Strahlung
Abbildung 1.3: Tiefendosisprofil für Photonen, Protonen und 12 C in Wasser. Bei Photonen ist
nach einem anfänglichen Anstieg ein exponentieller Abfall zu beobachten. Teilchenstrahlen deponieren
am Anfang wenig Dosis und am Ende ihrer Reichweite das Dosismaximum (Bragg-Peak),
welches bei 12 C noch ausgeprägter ist als bei Protonen. Die Lage des Bragg-Peaks kann durch die
Anfangsenergie der Strahlen kontrolliert werden. Durch Projektilfragmente entsteht bei 12 C hinter
dem Bragg-Peak noch ein kleiner Dosisanteil.
Photonen, die auf Materie treffen, lösen unterschiedliche Prozesse aus, welche von
der Energie der Photonen abhängen. Die fundamentalsten sind der Photoeffekt, der
Compton-Effekt und die Paarbildung [GM06]. Die dabei entstehende Schwächung
der Strahlungsintensität I ist durch das Beersche Absorptionsgesetz gegeben:
I(x) = I0 · e −µx , (1.2)
mit der Anfangsintensität I0, der Eindringtiefe x und Materialabsorptionskonstante
µ. Die Tiefendosiskurve für Photonenstrahlung (siehe Abbildung 1.3) zeigt einen
Anstieg im Bereich der ersten Zentimeter und erst anschließend einen exponentiellen
Abfall. Der anfängliche Anstieg kann mit dem Aufbaueffekt erklärt werden, bei dem
Sekundärelektronen vorwiegend in Vorwärtsrichtung emittiert werden, bis sich ein
Gleichgewicht zwischen Energiedeposition und Produktion weiterer Sekundärelektronen
einstellt.
Teilchenstrahlen interagieren mit dem Targetmaterial hauptsächlich durch inelastische
Kollisionen mit den Hüllenelektronen. Dabei erleiden die durchgehenden
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