Masterarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

2.1. Wechselwirkung von Teilchen in Materie
Hilfe der Strahlungslänge X 0 zu
1 dE
ρ dx = − E (2.4)
X 0
angegeben. Der Energieverlust steigt also proportional zur kinetischen Energie. Damit
lässt sich nun eine kritische Energie E c bestimmen, bei der der Energieverlust durch
Ionisation und Anregung gleich groß ist wie der Energieverlust durch Bremsstrahlung.
Oberhalb von E c ist letzterer dominant. Für Festkörper und Flüssigkeiten gilt
näherungsweise [39]
E c ≈ 610 MeV (2.5)
Z + 1,24
und für Gase
E c ≈ 710 MeV. (2.6)
Z + 0,92
2.1.3. Photonen
Der Intensitätsverlust von Photonen in einem Medium lässt sich durch
(
I(x) = I 0 · exp − x )
λ
(2.7)
beschreiben, wobei x die zurückgelegte Wegstrecke bezeichnet und und λ die mittlere
freie Weglänge. Dabei bezieht sich die Intensität nur auf die Ursprungspopulation
der Photonen, während bei vielen möglichen Streuprozessen Sekundärphotonen oder
andere Teilchen entstehen können [16]. Im Folgenden werden nun die wichtigsten
Prozesse vorgestellt.
Photoelektrischer Effekt
Beim photoelektrischen Effekt wird die Energie des absorbierten Photons auf ein
gebundenes Elektron übertragen, welches in einen angeregten Zustand versetzt
wird oder bei Überschreiten der Bindungsenergie das Potential des Kerns verlassen
kann. Der photoelektrische Effekt tritt vor allem bei niedrigen Energien auf. Unter
Vernachlässigung von Absorptionskanten kann sein Wirkungsquerschnitt zu
⎧
⎨
σ =
⎩
genähert werden [16].
32 √ ( )
2π
3
re 2 · Z 5 · α 4 m ec 2 7
2
E γ
; E γ ≪ m e c 2
(2.8)
4π · re 2 · Z 5 · α 4 mec2
E γ
; E γ ≥ m e c 2
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