Dozymetria promieniowania jonizujÄ…cego
kalibracja komory
Paweł Franciszek Kukołowicz
Zakład Fizyki Medycznej
Świętokrzyskie Centrum Onkologii
Widmo elektronowe
du\
y detektor
komora
+
Åš(h½)
nakładka
Åš(h½)
Åše(E)
komora
o ściance z
materiału  wall
Nakładka mo\
e być z tego samego materiału co ścianka
lub innego. Najłatwiej, gdy z takiego samego.
Strumień elektronów
w funkcji grubości nakładki
Figure 7-9
Du\
y detektor
" O wymiarach na tyle du\
ych (odpowiadajÄ…cych maksymalnemu
zasięgowi elektronów generowanych przez fotony)
 W jego obrębie wytwarza się równowagowe widmo elektronowe
charakterystyczne dla materiału z jakiego wykonany jest detektor
det
det
ëÅ‚ öÅ‚
µ
det
abs
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš(hv)Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" E (hv)dhv ëÅ‚ µabs öÅ‚
Ddet
íÅ‚ Å‚Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
= =
med
ìÅ‚ ÷Å‚
Dmed Á
med
ëÅ‚ µ öÅ‚
íÅ‚ Å‚Å‚med
abs
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš(hv)Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" E (hv)dhv
íÅ‚ Å‚Å‚
mat mat
E (h½ ) = E (h½ )Å"(1- g)
abs tr
Du\
y detektor
" Co oznacza dawka Ddet?
det
det
ëÅ‚
det
ëÅ‚ öÅ‚ µabs öÅ‚
µ
Ddet =
abs
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš(hv)Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" E (hv)dhv = ìÅ‚ Á ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
W komorze jonizacyjnej rejestrowane są elektrony, które  powstały
w ściance komory. A zatem:
wall
wall
ëÅ‚
det
ëÅ‚ öÅ‚ µabs öÅ‚
µ
Ddet =
abs
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš(hv)Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" E (hv)dhv = ìÅ‚ Á ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
Widmo elektronowe
Åš(h½)
Elektrony wewnÄ…trz komory
pochodzÄ… z absorbenta.
Widmo pozostaje takie same
jak w absorbencie.
Warunek Bragga-Greya.
Johns Figure 7-3
fantom
wodny
Mały detektor
" Na tyle mały, \
e w obrębie detektora widmo elektronowe
nie ulega zmianie (jest takie jak w materiale absorbenta)
det
ëÅ‚ Scol öÅ‚
el
det
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš (E)Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" dE ëÅ‚ Scol öÅ‚
Ddet
íÅ‚ Å‚Å‚h½
ìÅ‚ ÷Å‚
= = równowaga elektr.
med
ìÅ‚ ÷Å‚
Dmed Á
ëÅ‚ Scol öÅ‚
Å‚Å‚med
el
ìÅ‚ ÷Å‚
+"Åš Å"ìÅ‚ Á ÷Å‚ Å" dE íÅ‚
h½
íÅ‚ Å‚Å‚
det = air
det
Emax
ëÅ‚ öÅ‚
L"
Åš" Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å" dE + C1
det
+" ìÅ‚ ÷Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
Á
Ddet L"
íÅ‚ Å‚Å‚h½
"
ìÅ‚ ÷Å‚
= =
brak równowagi elektr.
med
ìÅ‚ ÷Å‚
Dmed Emax Á
ëÅ‚ öÅ‚
L"
íÅ‚ Å‚Å‚med
Åš" Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å" dE + C2
+" ìÅ‚ ÷Å‚
Á
íÅ‚ Å‚Å‚h½
"
Średnia dawka we wnęce powietrznej
Åš(h½)
" Pomiar średniej dawki
we wnęce
 Teoria Bragga-Greya
" Ustalenie, w którym
punkcie absorbenta
średnia dawka jest
fantom
wodny
identyczna jak dawka
Wiązka fotonów
szacowanie dawki
" Określić fluencję (strumień ) fotonów
" Ustalić skąd pochodzi widmo elektronów
 WÅ‚asne absorbenta
 Generowane na zewnÄ…trz absorbenta
" Zastosować odpowiednią teorię
 Kerma: własne widmo
 Bragga-Greya: generowane na zewnÄ…trz
Sytuacje pośrednie są bardzo skomplikowane!
Kalibracja komór powietrznych
czyli
Jak zmierzyć dawkę we wnęce
powietrznej zamkniętej
ścianką komory jonizacyjnej?
Komora powietrzna
" Åšrednia energia jonizacji w powietrzu
Wair/e
 Dostępne dane eksperymentalne wskazują,
\
e wartość Wair/e jest w bardzo szerokim
zakresie energii stała
" dla energii <10 keV znacząco rośnie
 Wair/e = 33,97 J/C
Komora powietrzna
Zasięg elektronów w powietrzu
Q
air air
K = Å"W e
dla wiązki 200 kV to około 40 cm
Á Å"V
Porównanie wskazań
Åš(h½)
Åš(h½)
Pomiar komorÄ… standardowÄ… w punkcie Q przestrzeni  Kair
Pomiar komorÄ… u\
ytkownika w punkcie Q przestrzeni - M·NK
air
K = M Å" NK
Kalibracji
" Ustalamy związek pomiędzy wskazaniami
elektrometru (urzÄ…dzenie mierzÄ…ce Å‚adunek) i
kermą w powietrzu, w punkcie, w którym
umieszczona jest oÅ› komory i przy
nieobecności komory
air
K = M Å" NK
Współczynnik NK zale\
y od u\
ytego promieniowania.
Zwykle takÄ… kalibracjÄ™ przeprowadza siÄ™ w wiÄ…zce Co60.
Oznaczenie powinno zatem NK,Co60.. Dalej NK
Poszukujemy
" Związku pomiędzy NK i ND, gdzie ND określa
wiÄ…\
e ze sobÄ… wskazania elektrometru i dawkÄ™
zaabsorbowaną wewnątrz wnęki komory.
air
K = M Å" NK
Dair = M Å" ND
Dair
N = N Å"
D K
air
K
komora typu Farmer 2571
Frank H. Attix
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Graphite
AIR
wall
ëÅ‚ öÅ‚
µ
Kair (Kc)air =Kair·(1-g) (K ) = (K ) Å" ìÅ‚ ÷Å‚
c c
wall air
ìÅ‚ ÷Å‚
Á
íÅ‚ Å‚Å‚air
wall = Graphite
Frank H. Attix
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Graphite
Graphite
Nakładka zapewniająca
równowagę
Åšcianka komory
elektronowÄ…
(K'c) = Awall Å"(Kc )
wall wall
Ścianka komory zmniejsza fluencję (osłabienie), rozprasza fotony (wzmocnienie).
Frank H. Attix
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Graphite
Nakładka zapewniająca
równowagę
Åšcianka komory
elektronowÄ…
Dwall = ²wall Å"(K'c)
wall
Frank H. Attix
Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Air
Nakładka zapewniająca
równowagę
Åšcianka komory
elektronowÄ…
air air
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
S L"
air
D = Dwall Å"ìÅ‚ ÷Å‚ = Dwall Å"ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚wall íÅ‚ Å‚Å‚wall
wall
ëÅ‚
µabs öÅ‚
÷Å‚
(Kc ) = (Kc ) Å"ìÅ‚
Kair (Kc)air =Kair·(1-g)
wall air
ìÅ‚ ÷Å‚
Á
íÅ‚ Å‚Å‚air
(K'c) = Awall Å"(Kc )
wall wall
Dwall = ²wall Å"(K'c)
wall
air air
L"
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
S
wall wall
air
D = D Å"ìÅ‚ ÷Å‚ = D Å"ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚wall íÅ‚ Å‚Å‚wall
wall air
L"
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
µ
air
air
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚
D = K Å"(1- g) Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å" Awall Å" ²wall
÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚air íÅ‚ Å‚Å‚wall
Awall
" Pomiar dla ró\
nych grubości ścianki i
ekstrapolacja do zera
 dość du\
a niepewność, około 1%
" Metody Monte Carlo
ND
" Dair = M · ND
" Dair = J ·W/e = M · const. · W/e
" StÄ…d ND = const. · W/e
 ND nie zale\
y od energii promieniowania,
o ile W/e nie zale\
y
ND
" Wiemy jak określić średnią dawkę
w objętości powietrza w komorze
air
Dair = M Å" ND
K = M Å" NK
wall air
L"
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
µ
air
air
D = K Å"(1- g)Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å" Awall Å" ²wall
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚air íÅ‚ Å‚Å‚wall
wall air
ëÅ‚ µ öÅ‚ ëÅ‚ L" öÅ‚
air
D = M Å" NK Å"(1- g)Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å"ìÅ‚ ÷Å‚ Å" Awall Å" ²wall
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚air íÅ‚ Å‚Å‚wall
ND
Pomiar
wg. teorii Bragga-Greya
m1,
m2,
(S/Á)water
(S/Á)air
"E ëÅ‚ Scol öÅ‚
"E ëÅ‚ Scol öÅ‚
Dwater = = Åš Å"ìÅ‚ ÷Å‚
Dair = = Åš Å"ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
"m Á
íÅ‚ Å‚Å‚water
"m Á
íÅ‚ Å‚Å‚air
ëÅ‚ Scol öÅ‚ ëÅ‚ Scol öÅ‚
Dwater = M Å" ND Å"ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Dair = M Å" ND
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚water íÅ‚ Å‚Å‚air
Dawka w wodzie
ëÅ‚ Scol öÅ‚ ëÅ‚ Scol öÅ‚
Dwater = M Å" ND Å"ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚water íÅ‚ Å‚Å‚air
Po uwzględnieniu zaburzenia, jakie wywołuje obecność komory.
ëÅ‚ Scol öÅ‚ ëÅ‚ Scol öÅ‚
Dwater = M Å" ND Å"ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚ Å" pu
ìÅ‚
÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
Á Á
íÅ‚ Å‚Å‚water íÅ‚ Å‚Å‚air
Teoria Bragga-Greya
" W jakich sytuacjach mo\
na ją stosować
 Gdy pragniemy porównać dawkę w dwóch
ośrodkach, w których strumień elektronów
jest bardzo podobny
" Gdy strumień elektronów deponujących energię
 ma to samo z
ródło
 na styku dwóch ośrodków
Lub
 gdy znamy widmo elektronów (znamy fluencję fotonów
generujących strumień elektronów)
Podsumowanie
" Wiarygodny pomiar dawki mo\
na wykonać
za pomocÄ… komory jonizacyjnej, po
zastosowaniu teorii
 Bragga-Greya
 Spencera-Attixa
" Współczynnik kalibracyjny wyra\
ony
w jednostkach dawki w powietrzu jest
niezale\
ny od energii