Strahlenschutz bei medizinischem Personal
Neuartiges Spektro-Dosimeter für die Charakterisierung von Arbeitsplätzen in der Röntgen-Medizin
Bei der an medizinisch-diagnostischen Arbeitsplätzen angewendeten Röntgenstrahlung handelt es sich fast ausschließlich um gepulste Strahlung mit Pulsdauern im Millisekundenbereich (teils als Einzelpulse, teils als Pulsfolgen) mit hohen Pulsdosisleistungen. In typischen Spektrometern und üblichen Messgeräten der Dosimetrie können die damit verbundenen hohen Ereignisraten nicht verarbeitet werden. Das neu entwickelte Spektrometer ist gezielt für diese gepulste Strahlung ausgelegt.
Es basiert auf der Kombination eines CeBr3-Szintillationskristalls und eines Geiger-Avalanche-Photodioden-Arrays. Im Szintillationskristall erzeugt ein auf das Spektrometer fallendes Röntgenphoton Szintillationslicht, wobei die Anzahl der erzeugten Szintillationsphotonen von der Energie des auf das Spektrometer fallenden Röntgenphotons abhängt. Die Szintillationsphotonen treffen dann auf die Zellen eines Geiger-Avalanche-Photodioden-Arrays. Das auf eine Zelle des Arrays treffende Szintillationsphoton löst dort eine Ladungslawine aus, analog zum Vorgang in einem Geiger-Müller-Zählrohr. Folglich spiegelt das aufsummierte Signal aller Geiger-Avalanche-Photodioden die Energie des auf das Spektrometer getroffenen Röntgenphotons wider.
Das von einem Röntgenphoton im Spektrometer erzeugte Signal hat eine Dauer von etwa 100 ns. Diese kurze Signaldauer wird durch die kurze Abklingzeit von 20 ns des neuartigen Szintillatormaterials CeBr3 ermöglicht. Die notwendige schnelle Datenerfassung, um jede Nanosekunde einen Messwert aufzuzeichnen, und eine erste Datenverarbeitung werden mittels eines Field Programmable Gate Arrays (FPGA) durchgeführt (Abtastrate 1 GS/s). Insgesamt ergibt sich eine verarbeitbare Ereignisrate von 4 MHz. Die Messung der Signale einzelner Röntgenphotonen ermöglicht die Messung der hohen Pulsdosisleistungen. Das Spektrometer ist für den Energiebereich der Röntgenstrahlung im medizinischen Anwendungsbereich von 15 keV bis 150 keV ausgelegt.
Das neue Gerät wurde in den Referenzmessfeldern der PTB hinsichtlich Energiemessbereich, Dosisleistungsmessbereich und Winkelauflösung charakterisiert. In einem nächsten Schritt sind Messungen an realen medizinischen Arbeitsplätzen in der Klinik geplant.
Ansprechpartnerin
Rebekka Schlichte
Fachbereich 6.3
Strahlenschutzdosimetrie
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