Neue Bestrahlungsvorrichtung für Co-60-Gammastrahlung

Im Fachbereich 6.2 wurde eine neue Bestrahlungsvorrichtung für ⁶⁰Co-Gammastrahlung in Betrieb genommen (s. Abbildung 1). Diese Bestrahlungsvorrichtung wurde in der PTB speziell für metrologische Erfordernisse entwickelt und gebaut. Besonderer Wert wurde dabei auf die Stabilität (Reproduzierbarkeit) der Eigenschaften des Strahlungsfeldes gelegt.

Abbildung 1: Die neue Bestrahlungsvorrichtung für ⁶⁰Co-Gammastrahlung im Fachbereich 6.2.

Die Bestrahlungsvorrichtung erzeugt ein ⁶⁰Co-Strahlungsfeld, das zur Erfüllung folgender Aufgaben der PTB benötigt wird:

• Darstellung der Einheit der Wasser-Energiedosis mit Hilfe des Wasser-Kalorimeters
• Weitergabe der Einheit der Wasser-Energiedosis durch die Kalibrierung von Dosimetern als Sekundärnormale
• Durchführung von Bestrahlungen für wissenschaftliche Zwecke und
• Teilnahme an internationalen Vergleichsmessungen auf höchstem Genauigkeitsniveau.

Die wesentlichen Eigenschaften der neuen Bestrahlungsvorrichtung sind:

• Die Wasser-Energiedosisleistung im Wasserphantom in einer Tiefe von 5 cm beträgt bei einem Quelle-Oberflächenabstand von 95 cm ca. 1,3 Gy/min.
• Die geometrische Form des Strahlungsfeldes wird durch einen Kollimator (nach ISO 4037) bestimmt, der manuell auswechselbar ist, um bei Bedarf verschiedene Feldgrößen realisieren zu können (s. Abbildung 2).
• Die Zeitdauer vom Beginn des Einschaltens der Strahlung bis zum Erreichen der maximalen Dosisleistung beträgt höchstens 50 ms. Analoges gilt beim Ausschalten der Strahlung.
• Bei wiederholtem Ein- und Ausschalten der Strahlung ändert sich die (zerfallskorrigierte) Energiedosisleistung unter Bezugsbedingungen um höchstens 0,01 %.
• Das Verhältnis der Dosisleistungen am Messort bei ein- und ausgeschalteter Strahlung beträgt ca. 10⁵.
• Die ⁶⁰Co-Strahlung tritt horizontal aus der Bestrahlungsvorrichtung aus, so dass auch bei großen Messabständen das Bestrahlungsobjekt leicht zugänglich ist.
• Im ausgeschalteten Zustand schirmt die Bestrahlungsvorrichtung die Strahlungsquelle so weit ab, dass im Bestrahlungsraum eine maximale Dosisleistung vorliegt, die einem Überwachungsbereich entspricht.
• Die Bestrahlungsvorrichtung wird elektrisch betrieben; bei Ausfall der Versorgungsspannung wird die austretende Nutzstrahlung automatisch unterbrochen.
• Die ⁶⁰Co-Strahlungsquelle in der Bestrahlungsvorrichtung kann einfach ausgewechselt werden.
  

Abbildung 2: Relative Dosisverteilung im Wasserphantom in einer Tiefe von 5 cm bei einem Quell-Oberflächenabstand von 95 cm. Es handelt sich hier um das mit dem Standard-Kollimator erzeugte ⁶⁰Co-Strahlungsfeld an der neuen Bestrahlungsvorrichtung.

Besonders hervorzuheben ist die hohe Reproduzierbarkeit der Energiedosisleistung bei wiederholten Öffnen und Schließen des Verschlusses. Die an der neuen Bestrahlungsvorrichtung auftretende Schwankung der Energiedosisleistung bei wiederholtem Ein-/Ausschalten der Strahlung von höchstens 0,01% ist um mindestens einen Faktor 10 kleiner als die an der alten ⁶⁰Co-Bestrahlungsvorrichtung der PTB (sowie bei vielen kommerziell erhältlichen Anlagen) beobachtete Schwankung. Die Messunsicherheit von Kalibrierungen oder Bestrahlungen, die an der neuen Bestrahlungsvorrichtung durchgeführt werden, ist daher geringer als an der alten Bestrahlungsvorrichtung.