低能电子在水中的弹性散射：理论与模拟方法

低能电子在水中的弹性散射是一个关键的物理现象，特别是在辐射生物效应的研究中起着重要作用。本文由谭震宇和张黎明两位作者在山东大学电气工程学院完成，他们基于平均散射截面的概念和Mott截面的理论，针对E ≤ 10 keV的低能电子，深入探讨了其在水中的弹性散射特性。他们的研究不仅计算了这个能量范围内的微分散射截面和总散射截面，还分析了弹性散射角的概率分布，并与Rutherford模型的计算结果进行了系统对比。 Rutherford截面通常用于描述低能电子的弹性散射，这是一种基于有效原子序数的经典模型，尽管它在计算上相对简单但存在一定的近似。相比之下，Mott截面则是通过量子力学的分波方法得出，理论严谨但计算复杂。本文作者创新性地结合平均散射截面概念，旨在提供一个更为精确且易于应用的模拟方法，以便于模拟低能电子在水中的径迹结构，这对于理解电离辐射与生物材料交互过程中的低能电子行为至关重要。 电子在水中的径迹结构模拟涉及到弹性散射和非弹性散射的精确计算。虽然Rutherford截面在处理弹性散射时具有便利性，但它可能不完全适用于所有情况。通过结合平均散射截面，作者能够提高模型的准确性，同时保持计算的效率。通过与实验数据的比较，这种方法不仅能验证理论预测，还能为辐射生物效应的研究提供更可靠的数据支持。 本文的关键词包括低能电子、弹性散射、径迹结构、Monte Carlo模拟以及辐射生物效应，突显了这项研究在理论和实践应用上的价值。中图分类号Q691.51表明了研究的学术定位，即辐射物理学领域。这篇文章不仅深化了我们对低能电子在水中弹性散射的理解，也为相关领域的模拟技术提供了新的可能性。