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Ionisationsverlust


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Mit Ionisationsverlust meint man den Energieverlust geladenen Teilchen durch Ionisation der Materie die sie durchfliegen.

Protonen Myonen oder andere geladene Teilchen die im zum Elektron schwer sind werden in Materie abgebremst sie über Coulomb -Wechselwirkung mit den gebundenen Elektronen der Materie verlieren. Diese werden entweder in höhere gebundene Zustände angeregt oder das entsprechende Atom wird Auf das Elektron wird also Energie übertragen. die Energie aber erhalten sein muss geht Energie von dem einfliegenden Teilchen verloren.

Zur Berechnung dieses Energieverlustes nimmt man Bethe-Bloch-Formel:

<math>-\frac{dE}{dx} = 4 \pi \alpha^2 \cdot c)^2}{m_e c^2} \cdot n_0 \cdot \frac{z^2}{\beta^2} \cdot - \beta^2\right)I}\right) - \beta^2 - \frac{\delta}{2}\right]</math>

<math>\alpha = \frac{e^2}{4\pi \epsilon_0 \hbar c} \frac{1}{137}</math> Feinstrukturkonstante

<math>n_0 = N_A \cdot Z \cdot Elektronendichte im Material

<math>I = 16 \cdot Z^{0 9} </math> mittleres Ionisationspotential

<math> -\frac{\delta}{2} </math> density-Effekt

<math>\beta = \frac{v}{c}</math> Es ist auch die Gleichung durch <math>\rho</math> zu dividieren und Energieverlust dann in der sogenannten Massenbelegungsdichte anzugeben.

Die Geschwindigkeit ist also ausschlaggebend für Stärke der Abbremsung. Für kleine Geschwindigkeiten (v kleiner als c) nimmt der Ionisationsverlust proportional <math>\frac{1}{\beta^2}</math> ab da die Wechselwirkungszeit zwischen den und dem einfliegenden Teilchen kleiner wird. Bei Geschwindigkeiten werden relativistische Effekte dominant und führen so wieder zu Anstieg des Energieverlustes da das elektrische Feld in Bewegungsrichtung gestaucht wird und so weiter entfernte Elektronen wechselwirken. Je dichter das ist desto geringer ist dieser logarithmische Wiederanstieg das Feld abgeschirmt wird. Dieses ist über Term <math>-\frac{\delta}{2}</math> berücksichtigt.

Das Minimum des Energieverlustes liegt bei 3 bis 4 Ruhemassen.



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