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Weitere Anwendungen der Wasserkalorimetrie

Die PTB betreibt ein Wasserkalorimeter als Primärnormal-Messeinrichtung für die Darstellung der Einheit der Wasser-Energiedosis bei 60Co-Strahlung.

Darüber hinaus wurde eine ganze Reihe weiterer Wasserkalorimeter aufgebaut bzw. neu entwickelt, um prinzipiell für alle strahlentherapeutisch relevanten Strahlungsarten sowie für unterschiedliche Bestrahlungsbedingungen über weitere Normalmessverfahren zur Bestimmung der Wasser-Energiedosis DW zu verfügen. Mit Hilfe dieser Kalorimeter werden z.B. die strahlungsqualitätsabhängigen Korrektionsfaktoren kQ von Ionisationskammern experimentell bestimmt, oder es werden spezielle Fragestellungen hinsichtlich der Dosimetrie in kleinen Strahlungsfeldern untersucht. Darüber hinaus kann eines der Wasserkalorimeter auch in externen Bestrahlungseinrichtungen verwendet werden, z.B. am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT), um dort die Wasser-Energiedosis DW für hochenergetische Kohlenstoff-Ionen (Raster-Scan-Methode) zu bestimmen.

Die folgenden Abbildungen zeigen Beispiele und Anwendungsgebiete dieser zusätzlichen Wasserkalorimeter.

Das Bild zeigt das Wasserkalorimeter für hochenergetische Photonenstrahlung (4 MV - 25 MV) vor dem Strahlerkopf des medizinischen Beschleunigers der PTB. Das Design des Kalorimeters entspricht dem Primärnormal-Wasserkalorimeter für 60Co-Strahlung.

Bilder des sogenannten "transportablen" Wasserkalorimeters. Dieses Kalorimeter kann aufgrund seiner kompakteren Bauweise (äußere Kantenlänge ca. 60 cm) auch in externen Bestrahlungseinrichtungen eingesetzt werden. Dieses Kalorimeter wird in der PTB für Messungen in hochenergetischer Elektronenstrahlung (Bild rechts) und bei Röntgenstrahlung mittlerer Energie (70 kV - 280 kV) verwendet.

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Das Bild zeigt den Prototyp eines Wasserkalorimeters mit zylindrischem Wasserphantom. Der helle Streifen in der Mitte des Zylinders (dunkelgraues Gehäuse des Phantoms) markiert den Bereich des Strahlungseintrittsfensters. Aufgrund seiner Bauweise kann dieses Kalorimeter bei Bestrahlungen aus unterschiedlichen Winkeln verwendet werden. Damit könnten z.B. Ionisationskammern direkt für klinisch relevante Bestrahlungspläne kalibriert werden.

Das Bild links zeigt den Test-Aufbau eines Wasserkalorimeters für die Dosimetrie von 192Ir-Brachytherapy Quellen. Über einen Afterloader (links vom holzfarbenen Außengehäuse des Kalorimeters) wird die Quelle in das Wasserphantom des Kalorimeters transportiert und direkt in geringem Abstand vor dem Detektor positioniert. Die Bilder rechts zeigen den Glaszylinder des kalorimetrischen Detektors und unterschiedliche Positionen der Hohlnadel aus Edelstahl, in dem sich die 192Ir-Quelle befindet.