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Forschungsnachrichten der Abteilung 6
Einfluss der Abmessungen des Stabphantoms auf die Kalibrierergebnisse bei Fingerringdosimetern

Für die Kalibrierung bzw. Bestimmung des Ansprechvermögens von Fingerringdosimetern wird in der ISO-Norm 4037-3 (1999) die Verwendung eines PMMA-Stabphantoms mit 19 mm Durchmesser und 300 mm Länge empfohlen. Es fehlen jedoch Angaben darüber, welche Toleranzen in den Abmessungen zulässig sind.

Aus mehreren Gründen ist die Verwendung von Stabphantomen mit abweichenden Maßen erstrebenswert: Kürzere Phantome bieten den Vorteil, dass die Bestrahlung in einem kleineren Feld und damit in einem geringeren Abstand erfolgen kann, so dass höhere Dosisleistungen und kürzere Bestrahlzeiten realisiert werden können. Zudem wird mit verkleinertem Abstand auch der prozentuale Anteil der von den Raumwänden rückgestreuten Strahlung verringert. Bei der automatisierten Bestrahlung von Fingerringdosimetern mit Hilfe eines Wechslers sind kürzere Stabphantome ebenfalls von Vorteil. Außerdem ist bei der Herstellung von ISO-Stabphantomen nachteilig, dass PMMA-Rundmaterial mit einem Durchmesser von 19 mm standardmäßig nicht kommerziell erhältlich ist und die feinmechanische Fertigung anspruchsvoll ist.

Hieraus ergibt sich die Frage, welche Toleranzen in der Länge und dem Durchmesser des ISO-Stabphantoms zulässig sind, ohne dass die Bestrahlungs- bzw. Kalibrierergebnisse bei Fingerringdosimetern signifikant beeinflusst werden.

Zur Beantwortung dieser Frage wurden Messungen mit Thermolumineszenz-Detektoren (TLDs) und drei unterschiedlichen Stabphantomen durchgeführt, wobei die Untersuchungen bei den Strahlungsqualitäten A-15, A-30, A-60 und A-120 und bei den Strahleneinfallswinkeln 0° und ±60° erfolgten. In diesem Energie- und Winkelbereich ist der größte Einfluss der Phantomdimension auf die Kalibrierergebnisse zu erwarten. Die verschiedenen Stabphantome wurden an der PTB gefertigt, ihre Dimensionen sind: 20 mm Durchmesser bei 300 mm Länge, 19 mm Durchmesser bei 110 mm Länge, sowie als zusätzliches kleines Phantom 15 mm Durchmesser bei 70 mm Länge. Das mittlere Phantom ist auf einer PMMA-Halterung und das kleine Phantom auf einer PVC-Halterung befestigt. Letztere gibt Aufschluss, welchen Einfluss die Wahl eines Materials mit höherer Ordnungszahl für die Halterung auf die Kalibrierergebnisse hat. Alle Phantome besitzen an einer Seite je 10 Vertiefungen für die 10 TLDs pro Phantom. Die Phantome und TLDs sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abb. 1: Untersuchte Phantome: 300 mm x 20 mm, 300 mm x 20 mm mit PMMA-Halterung, 70 mm x 15 mm mit PVC-Halterung

Abb. 2: Bestrahlungsaufbau mit 10 TLDs, gehalten von 20 µm Polyethylenfolie

Der Versuchsablauf war als Relativvergleich zwischen den Phantomen angelegt und war stets gleich: Zwei zu vergleichende Phantome wurden mit TLDs bestückt und unmittelbar nacheinander bei der gleichen Strahlungsqualität und Strahleneinfallswinkel mit der gleichen Dosis bestrahlt. Alle TLDs wurden anschließend zusammen getempert, ausgelesen und gelöscht. Durch diese Vorgehensweise ist keine Absolutdosimetrie erforderlich. Zu Beginn und am Ende der Untersuchungen wurden die TLDs kalibriert. Die Abbildung 2 zeigt den Bestrahlungsaufbau.

Die Untersuchungen zeigen keine signifikanten Unterschiede in den Bestrahlungsergebnissen der TLDs, wenn der Phantomdurchmesser von 20 mm auf 19 mm und die Länge von 300 mm auf 110 mm verringert wird. Die TLDs zeigten um bis zu 3% kleinere Messwerte, wenn das 15 mm dicke Phantom anstelle des 19 mm dicken Phantoms verwendet wurde. Die Ergebnisse waren über das gesamte Phantom homogen, solange der Abstand zum nächstgelegenen Phantomende mindestens 1 cm betrug.

Die Messunsicherheit dieser Untersuchung beträgt 1% (k=2). Sie ist deutlich kleiner als die in den CMC-Listen von der PTB angegebene Gesamt-Messunsicherheit von 3 % bis 4 % (k=2) bei der Bestrahlung von Fingerringdosimetern.

Zusammenfassung: Aus dosimetrischer Sicht sind Stabphantome mit einem Durchmesser von (19±1) mm und einer Länge von 70 mm bis 300 mm gleichwertig, und es sollte ein Abstand von mindestens 1 cm zum Ende des Phantoms eingehalten werden.


Ansprechpartner:
J. Brunzendorf, Fachbereich 6.3, Arbeitsgruppe 6.31,
E-mail: jens.brunzendorf@ptb.de


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Erstellt am: 09.08.2007, letzte Änderung: 09.06.2008, Webmaster Abt. 6