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Nanometer scale description of electron transport and damage in condensed media using the TRAX Monte Carlo Code

Wälzlein, Cathrin Gabriele :
Nanometer scale description of electron transport and damage in condensed media using the TRAX Monte Carlo Code.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Nanometer scale description of electron transport and damage in condensed media using the TRAX Monte Carlo Code
Language: English
Abstract:

The single interaction Monte Carlo code TRAX has been extended to describe low-energy electron creation and transport in solids. Electrons with energies below 1 keV have ranges in solids on the nanometerscale. Complete sets of electron interaction cross sections for energies below 1 keV down to 1 eV have been compiled and assessed for various target materials. The applicability of the cross sections has been validated by comparisons with experimental data as far as available. The code has further been extended to handle the production of Auger electrons and cascades. Furthermore, the capability to handle non-uniform targets has been added. With the extended TRAX code, experimental data from GSI’s Toroid electron spectrometer have been reproduced using thin solid state foils of carbon, nickel, silver and gold as targets. Furthermore, the radial dose distribution around ion tracks has been investigated on the nanometer scale. The explicit consideration of Auger electron cascades has been used to evaluate whether metallic nanoparticles can locally enhance the dose in combination with proton or electron irradiation.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Der Monte Carlo Code TRAX, der auf der Simulation von einzelnen Interaktionen basiert, wurde erweitert, um die Erzeugung und den Transport von niederenergetischen Elektronen in Festkörpern zu beschreiben. Die Reichweite von Elektronen mit Energien unterhalb 1keV liegt auf der Nanometerskala. Es wurden komplette Sammlungen von Wirkungsquerschnitten für Elektronen mit Energien unterhalb 1 keV, bis hin zu 1 eV, für verschiedenste Target Materialien zusammengetragen und beurteilt. Die Anwendbarkeit und Gültigkeit der Wirkungsquerschnitte wurde anhand von experimentellen Daten überprüft, sofern vorhanden. Der Code wurde zudem im Hinblick auf die Erzeugung von Augerelektronen und -Kaskaden erweitert. Weiterhin wurde die Berücksichtigung inhomogener Targets ermöglicht. Mit Hilfe des erweiterten TRAX Codes konnten Daten des Toroid-Elektronenspektrometers der GSI reproduziert werden, bei dem als Targets dünne Festkörperfolien aus Kohlenstoff, Nickel, Silber und Gold verwendet wurden. Weiterhin wurde die Radialdosis um eine Teilchenspur auf der Nanometerskala berechnet. Die Berücksichtigung von Augerelektronen-Kaskaden ermöglichte es zu untersuchen, ob metallis- che Nanopartikel in Kombination mit Protonen- oder Elektronenbestrahlung zu einer lokalen Dosiserhöhung führen können.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics
Date Deposited: 11 Feb 2014 09:25
Last Modified: 11 Feb 2014 09:25
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-37422
Referees: Durante, Prof. Dr. Marco and Drossel, Prof. Dr. Barbara
Refereed: 16 December 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3742
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