English Abstract Described in this report is a track structure model
(TRAX) for the spatial energy deposition of electrons, ions and gamma-rays
based on such elementary physical principles as Coulomb interaction and the
excitation spectrum of water. The model enables calculation over a wide
energy range of the collision stopping power, the average energy transfer
per event and the average track radius. Further, for a given initial
spectrum of primary particles or gamma-rays, the entire spectrum of
secondary particles can be calculated, along with the relative contribution
of primary and secondary particles participating in the energy absorption
process. The model is used to determine the response of two single-hit
detectors (a radiochromic dye film and an alanine detector) and a biological
system (the inactivation of human fibroblasts) to gamma-rays, electrons and
various ions. The relative response of the systems is fitted using the
model and the significance of the fitting parameters is discussed. Use of
the model provides insight into the relative contribution of the various
primary and secondary particles in the radiation effect on several one-hit
dosimeters and biological systems.
Rapport in het kort
Een 'track structure' (ionisatiespoor) model (TRAX) van
de ruimtelijke energiedepositie door elektronen, ionen en gamma-straling
wordt gepresenteerd. Het model is gebaseerd op fundamentele fysische
principes zoals Coulomb-interactie en het excitatiespectrum van water. Met
het model is het mogelijk om, binnen een groot energiebereik, de 'collision
stopping power', de gemiddelde energie-overdracht per botsing en de
gemiddelde straal van het ionisatiespoor te berekenen. Daarnaast is het
voor een gegeven initieel spectrum van primaire deeltjes mogelijk het gehele
verstrooiingsspectrum van gamma-straling, rontgenstraling, elektronen en
ionen te berekenen alsmede de relatieve bijdrage van alle primaire en
secundaire deeltjes in het energie-absorptieproces. Met het model is de
respons berekend van twee zogenaamde single-hit targets (een radiochrome
kleurenfilm en een alanine dosimeter) en een biologisch systeem (de
inactivering van menselijke fibroblasten) na bestraling met fotonen,
elektronen en diverse ionen. De relatieve respons is aan het model gefit en
de fitparameters worden hier nader besproken. Toepassing van het TRAX-model
geeft inzicht in de relatieve bijdrage van de verschillende primaire en
secundaire deeltjes in het stralingseffect op diverse biologische en
niet-biologische systemen.
