Sekundärelektron

Sekundärelektronen entstehen, wenn energiereiche Photonen oder geladene Teilchen Energie auf Elektronen eines Atoms übertragen. Wird dabei die Ionisationsenergie überschritten, wird das Elektron aus der Elektronenhülle herausgelöst und verlässt das Atom. In der Röntgenphysik entstehen Sekundärelektronen vor allem durch folgende Wechselwirkungsprozesse:

• Photoeffekt: das ausgelöste Elektron wird als Photoelektron bezeichnet
• Compton-Effekt: das Elektron wird als Compton-Elektron bezeichnet
• Paarbildung: zusätzlich zu Elektron und Positron entstehen weitere Sekundärelektronen durch nachfolgende Wechselwirkungen

Die freigesetzten Elektronen besitzen kinetische Energie und bewegen sich durch das umgebende Material. Dabei können sie weitere Atome ionisieren oder anregen. Auf diese Weise entsteht häufig eine Kaskade weiterer Ionisationen.

Sekundärelektronen geben ihre Energie hauptsächlich durch wiederholte Ionisations- und Anregungsprozesse an die umgebende Materie ab. Aufgrund ihrer vergleichsweise kurzen Reichweite erfolgt diese Energieabgabe lokal entlang ihrer Bahn. Die Reichweite von Sekundärelektronen hängt von ihrer Energie ab. In biologischem Gewebe liegt sie typischerweise im Bereich von wenigen Mikrometern bis Millimetern.

Sekundärelektronen sind die wichtigsten Träger der Energieübertragung ionisierender Strahlung in Materie. Obwohl die primäre Wechselwirkung häufig durch ein Photon ausgelöst wird, wird der Großteil der Energie letztlich durch Elektronen an das Material abgegeben.

In der Radiologie tragen Sekundärelektronen zur lokalen Absorption von Röntgenstrahlung im Gewebe bei. Die entstehenden Ionisationen sind auch für die biologische Wirkung ionisierender Strahlung verantwortlich.

In der Strahlentherapie spielen Sekundärelektronen eine zentrale Rolle bei der Energiedeposition in Tumorgewebe, da sie die Strahlungsenergie auf mikroskopischer Ebene im Gewebe verteilen.