Physikalische Grundlagen für die Funktionssimulation der Ionisations-Durchstrahlkammer in der Röntgendiagnostik

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Die physikalischen Grundlagen für die Funktionssimulation der Ionisations-Durchstrahlkammer in der Röntgentechnik werden durch die mathematische Beschreibung der Wechselwirkungen von Photonen mit Festkörpern in einer für Monte-Carlo-Simulationen geeigneten Form dargestellt. Dabei werden Rayleigh- und Compton-Streuung sowie Photoabsorption berücksichtigt. Die bei Compton-Streuung und Photoabsorption entstehenden Sekundärelektronen werden gemäß den Gesetzen der Coulomb- und Møller-Streuung verfolgt, wobei die Theorie der Einzelstreuung aufgrund dünner Schichten Anwendung findet. Ziel der Simulation ist die Ermittlung der spektralen Elektronenflussdichte im mit Luft gefüllten Messfeld der Ionisationskammer, abhängig vom Energiespektrum der Röntgenstrahlung und der Spannung an der Röntgenröhre. Der Einfluss von Geometrie und Materialien auf die spektrale Elektronenflussdichte liefert wichtige Hinweise für die Konstruktion der Ionisationskammer. Mit den Zustandsdaten der Luft und der Energie der Sekundärelektronen wird der differenzielle Energieverlust ermittelt, der zusammen mit der spektralen Energieflussdichte die Bestimmung der Ionisierungsrate ermöglicht. Die Ionisierung der Luft wird durch eine umfassende Behandlung der Grundgleichungen beschrieben, die die Bedingungen für einen linearen Zusammenhang zwischen Ionisierungsrate und Ionenstrom festlegen.