Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

5.1. DAS NAHE ERDUMFELD 233
Abbildung 5.7: Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie: (a) Anregung, (b) Ionisation,
(c) Bremsstrahlung, (d) Cerenkoveffekt, (e) Kernwechselwirkung und (f) Energieverlust-
Beziehung in Abhängigkeit von der Energie der einfallenden Teilchen [5]
§ 763 Der Energieverlust hängt nicht von der Masse des Teilchens ab, d.h. die Energieverlustkurve
ist für alle Teilchen einer Geschwindigkeit die gleiche. Der Verlauf der Energieverlustkurve
ist in Abb. 5.7f in Abhängigkeit von der Energie für verschiedene Teilchen
gegeben. Ist die kinetische Energie des Teilchens seiner Ruheenergie vergleichbar, so ist es minimalionisierend.
Für größere Energien nimmt der Energieverlust auf Grund relativistischer
Effekte leicht zu. Mit abnehmender Energie dagegen steigt der Energieverlust an, da die für
die Wechselwirkung mit einem Hüllenelektron zur Verfügung stehende Zeit auf Grund der
abnehmenden Geschwindigkeit steigt.
§ 764 Aus der Bethe–Bloch-Formel ergibt sich auch eine Reichweite für das Teilchen in der
Materie: das Teilchen rutscht dabei auf der Energieverlustkurve immer weiter nach links,
bis es schließlich zur Ruhe kommt. Trägt man den Energieverlust gegen die zurück gelegte
Strecke auf, so ist dieser kurz vor dem Reichweitenende maximal. In diesem Bragg-Peak
zeigt sich ein fundamentaler Unterschied in der WeWi elektromagnetischer Strahlung und
Teilchenstrahlung mit Materie: erstere wird exponentiell abgeschwächt, so dass die größte
Ionisation am Anfang der Bahn erfolgt. Außerdem hat die elektromagnetische Strahlung im
Prinzip eine unendliche Reichweite in Materie – lediglich die Intensität wird immer geringer.
Teilchenstrahlung dagegen hat eine definierte reichweite und gibt die maximale Dosis am
Ende der Reichweite ab. 5
5 Diesen Unterschied macht man sich in der modernen Strahlentherapie zu nutze: verwendet man Teilchenstrahlung
statt elektromagnetische Strahlung, so wird die Dosis genauer im Zielvolumen deponiert (definierte
Reichweite, maximale Ionisation am Ende der Reichweite) und das Gewebe zwischen Eintrittsstelle des Strahls
und Zielvolumen wird weniger geschädigt.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008