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Referenzfeld für gepulste Strahlung und mögliche Prüfanforderungen für Dosimeter

29.12.2011

Gepulste Röntgenstrahlung gewinnt in allen Bereichen der Medizin, aber auch in der Industrie und der Forschung immer mehr an Bedeutung. So findet sich gepulste Strahlung mittlerweile an zwei von drei Arbeitsplätzen, an denen mit ionisierender Strahlung umgegangen wird. Um den Stand des Strahlenschutzes in diesen Bereichen zu dokumentieren, werden vom Personal Strahlenschutzdosimeter getragen. Dabei geht der Trend vom monatlich auszuwertenden passiven Dosimeter hin zum jederzeit ablesbaren elektronischen Dosimeter. Die PTB hat jedoch nachgewiesen, dass elektronische Dosimeter in gepulster Röntgenstrahlung nur bedingt zuverlässig messen. Daher wurde in der PTB eine Anlage zur Erzeugung gepulster Röntgenstrahlung aufgebaut, an der nun Dosimeter unterschiedlichen Bautyps systematisch auf ihre Eignung zur Messung in gepulsten Strahlungsfeldern getestet werden können.

Die Anlage ermöglicht im Gegensatz zu medizinischen Anlagen für die Diagnostik die unabhängige Einstellung der relevanten Parameter wie Spannung, Strom und Pulsdauer. Dieses ist für eine Bauartprüfung unabdingbar. Gepulste Strahlungsfelder sind bislang kein Bestandteil der Bauartprüfung von Strahlenschutzdosimetern. Daher ist die PTB hier federführend aktiv geworden und hat sowohl einen ISO-Entwurf zur Definition gepulster Strahlungsfelder aufgestellt, als auch einen Entwurf für die Prüfung von Strahlenschutzdosimetern in solchen Feldern bei der IEC eingereicht. Letzterer soll zu einer technischen Spezifikation (IEC 62743 TS) werden und die Grundlage für die Überarbeitung der PTB-Anforderungen bilden. Diese Spezifikation befindet sich mittlerweile kurz vor der endgültigen Abstimmung. Der hierin enthaltene Anforderungskatalog für die Eignung elektronischer zählender Dosimeter für gepulste Strahlungsfelder wurde bereits exemplarisch an zwei verschiedenen elektronischen Personendosimetern getestet.

Bei der Messung in gepulsten Strahlungsfeldern ist die begrenzende Größe meist die maximale Dosisleistung im Puls, die mit solchen elektronischen Dosimetern gemessen werden kann. In der Abbildung ist das Ansprechvermögen eines elektronischen Personendosimeters bei der Bestrahlung mit Pulsen konstanter Dosis gezeigt. Das Ansprechvermögen ist die Anzeige des Dosimeters dividiert durch den Soll-Wert. Bei der dargestellten Untersuchung wurde die Pulsdauer schrittweise verkürzt. Bei konstanter Dosis führt dies zu einer entsprechend ansteigenden Dosisleistung im Puls. Bei Bauartprüfungen - Bereich der Pulsdauern oberhalb 10000 ms - ist das Ansprechvermögen gleich Eins, d.h. das Dosimeter zeigt richtig an. In der Diagnostik im direkten Strahl - Bereich der Pulsdauern von 50 ms bis zu 0,6 ms - liegt das Ansprechvermögen unter 0,05 = 5 %, d. h. das Dosimeter ist nahezu "blind". Weitere Prüfpunkte in der technischen Spezifikation betreffen die Totzeit und die Messzykluszeit des Dosimeters. Unter der Totzeit versteht man die Zeit, die nach dem Messen eines Pulses vergeht, bis das Gerät wieder in messbereitem Zustand ist.

Die in der technischen Spezifikation enthaltenen Prüfkriterien konnten bereits erfolgreich mit einem elektronischen Personendosimeter an der PTB-Anlage verifiziert werden. Diese Anlage wird neben der Nutzung durch die PTB auch von Herstellern von Dosimetern für die Entwicklung neuer, pulsgeeigneter Dosimeter genutzt.

Abbildung: Ansprechvermögen (Anzeige/Soll-Wert) eines elektronischen Personendosimeters in Abhängigkeit von der Pulsdauer bzw. Dosisleistung im Puls bei konstanter Dosis. Das Ansprechvermögen fällt mit abnehmender Pulsdauer bis auf Null ab. Grün hervorgehoben ist der Bereich, in dem Bauartprüfungen durchgeführt werden (kontinuierliche Strahlung). Der rot gekennzeichnete Bereich entspricht dem direkten Strahl in der medizinischen Diagnostik (z. B. Untersuchung eines Knochenbruchs).