光子モンテカルロシミュレーション 波戸、平山 (KEK), A.F.Bielajew (UM) 2010.7.16 グラフの軸を日本語化 2010.2.2 小変更（ファイマン→ファインマン） 今回：ISORD5用作成時についでに改良 前回：texfile\2006\photon_mc_j.ppt 波戸、平山 (KEK), A.F.Bielajew (UM) Last modified on 2010.7.16
g Electron 光子および電子と相互作用するものは何か？ 単一の原子？電子？原子核？
ガンマ線と電子・原子核・原子との反応 コンプトン散乱 電子対生成 光電効果 レイリー散乱 電子 e 光子 散乱光子 核 e 電子 光子 e+ θ j 核 e 電子 光子 e+ 陽電子 コンプトン散乱 電子対生成 光子 散乱光子 光電子 光子 e e L殻 e L殻 e e e e 核 e 核 K殻 e e K殻 e e e e e 原子 原子 e 光電効果 レイリー散乱
C の 全断面積の各要素 診断 放射線治療 HEP Compton 平坦部 O( σ_bC )>O( σ_fC )>O(DB)を言うかどうか。
Pb の全断面積の各要素
対生成 g e+, E+ e-,E- N k0=E+ +E- γ,k0 略図 e+ e- ファインマン図 電子 核 陽電子 未来 電子 核 e- g e+ 陽電子 時間 場所 昔 略図 ファインマン図 原子核の場での相互作用 消滅と e+ - e- 対の生成 ３重対分布は無視 (全σpair で考慮) PHOTX CS デフォルト q=m0c2/k0 現実的な角度分布：オプション
対生成（続き） 5.11 MeV g の対生成での 電子-陽電子対生成断面積 電子エネルギー分布 log k @ k→∞ Scale as Z(Z+1)
コンプトン散乱 k0+ me = k’ + E- e-, E- γ, k’ γ, k0 e-, me ファインマン図 クライン-仁科 微分断面積 e-, E- γ, k’ 時間 場所 γ, k0 e-, me ファインマン図 散乱光子, k 光子, k0 q j e 略図 電子, Ee, v
コンプトン散乱(続き’) Zに比例 egs5での詳しい扱い(option) 一定値@k→0 (e- は “自由”) ドップラー広がり e- の衝突前の運動に起因 直線偏光光子散乱 1/k @ k→∞ Zに比例
二重微分コンプトン散乱断面積 Binding effect 10
Z 実験セットアップ @KEK PF BL14c Y Target 40 keV g 11
Cu,40 keV(EGS4+LP+DB=EGS5)
Ge 検出器の応答関数へのドップラーの影響 100 keV 500 keV 後方散乱ピーク ↓ コンプトン端 ↓ 後方散乱 ピーク ↓ コンプトン端 ↓ 13
オージェ電子 スペクトルの例 e-Θ<10° ΔE=3% γ Guadala,Land&Price’s exp 14
光電効果 k0+ EN = E- + EN* e-, E- Atom*, En* γ, k0 Atom, EN σ∝1/E3 g 場所 時間 σ∝1/E3 γ, k0 Atom, EN 核 e g ① ② Z4 →Z4.6に比例
光電子の放出角 既定値：q=0 詳しい角度分布：オプション
電離した原子の緩和 K殻とL殻からの蛍光X線とオージェ電子 (オプション) 蛍光収率
Pb ターゲット からの光子スペクトル EGS4 (光電効果改良版) = EGS5 =EGS5 H =EGS5 V 18
レイリー散乱 γ, k0 Atom, EN k0+ EN = k0+ EN Z2に比例 弾性過程 (原子に運動量を渡さない) 独立原子近似 (隣近所の原子は無関係) Place Time Z2に比例 核 e g ① ②
レイリー散乱の詳しい扱い 近在原子間の干渉効果 (オプション) sin2f 直線偏光光子散乱 (オプション)
全光子断面積のまとめ 光電効果領域 Ek コンプトン平坦部 Z 非依存 対生成 領域 30% diff @ 3 keV このエネルギー領域では H2 が最良の光子減弱物質
End of Photon Monte Carlo Simulation