Bestimmung des Ansprechvermögens des Alanindosimeters für hochenergetische Elektronen - Kooperation mit dem Schweizer Bundesamt für Metrologie (METAS)

Das Ansprechvermögen des Alanindosimeters bezüglich der Wasserenergiedosis Dw für hochenergetische Elektronenstrahlung wurde in Zusammenarbeit mit dem Schweizer Bundesamt für Metrologie (METAS) bestimmt. Das Ansprechvermögen ist innerhalb der relativen Standard-Messunsicherheit von 1% unabhängig von der Energie. Der resultierende Korrektionsfaktor für MeV- Elektronenstrahlung beträgt k_E= 1.012 ± 0.010.

In Zusammenarbeit mit dem Schweizer Bundesamt für Metrologie (METAS) wurde das Ansprechvermögen des Alanindosimeters bezüglich der Wasserenergiedosis D_w für hochenergetische Elektronenstrahlung bestimmt.

Die bisher genauesten Messungen dazu hatte das Kanadische Metrologieinstitut NRC veröffentlicht [1]. Die Bestimmung der Wasserenergiedosis für Elektronenstrahlung erfolgte dabei über das dortige Primärnormal (Wasserkalorimeter) bei ⁶⁰Co und Ionisationskammern bei Anwendung des Protokolls TG-51 [2]. In der genannten Veröffentlichung wurde der Einfluss des vom NRC verwendeten Halters für die Detektoren mit 0,3 % angegeben. Um diesen Effekt zu untersuchen, wurden Alanin-Sonden der PTB verwendet, die lediglich mit einer 0,2 mm starken Polyäthylenfolie (PE) wasserdicht eingeschweißt waren, was eine gute Näherung zur völlig "hüllenlosen" Bestrahlung darstellt. Die Bestrahlung wurde am Elektronenbeschleuniger des METAS durchgeführt. Die Wasserenergiedosis für Elektronenstrahlung wurde mit dem Schweizer Primärnormal, basierend auf Fricke-Dosimetrie bestimmt. Die Auswertung der Sonden erfolgte an der PTB, die Kalibrierung des ESR-Spektrometers war dabei auf das Primärnormal der PTB (Wasserkalorimeter [3]) bei ⁶⁰Co zurückgeführt.

Die Gesamtunsicherheit für das Ansprechvermögen bezüglich D_w, relativ zu ⁶⁰Co, ist dabei mit 1 % nur wenig kleiner als die vom NRC erreichte. Für Elektronenenergien von nominell 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 15 MeV und 20 MeV wurde innerhalb der Unsicherheit keine signifikante Abhängigkeit des Ansprechvermögens von der Energie festgestellt. Der Mittelwert des relativen Ansprechvermögens für die fünf betrachteten Energien beträgt (nach einer Korrektur des Einflusses der PE-Folie von ca. 0,1 %) r = 0.988 ± 0.010. Eine Monte-Carlo Simulation ergab für die entsprechenden Strahlungsqualitäten einen Mittelwert von r^MC = 0.989. Beide Werte stimmen ausgezeichnet mit den Ergebnissen des NRC überein. Dabei ist r^NRC = 0.987 ± 0.011 der Mittelwert der vom NRC ermittelten Daten, abzüglich der Korrektur des Halter-Einflusses. Die Übereinstimmung ist umso bemerkenswerter, als die Ergebnisse auf verschiedenen Wegen erhalten wurden (METAS/PTB: Fricke Primärnormal für Elektronen + Wasserkalorimeter für ⁶⁰Co, NRC: TG-51 für Elektronen, basierend auf Wasserkalorimetrie für ⁶⁰Co).

Die aktuellen Daten sind zum Vergleich mit den NRC-Daten in Abbildung 1 dargestellt. Das Ansprechvermögen r bezüglich D_w, relativ zu ⁶⁰Co, ist dabei als Funktion der nominellen Energie (Beschleunigungsspannung) in MeV angegeben. Die Fehlerbalken stellen die Gesamtunsicherheit dar, (Standard-Messunsicherheit) einschließlich der Unsicherheiten der Primärnormale.

Abbildung 1 : Ansprechvermögen des PTB-Alanindosimeters bezgl. D_w für hochenergetische Elektronen, relativ zu ⁶⁰Co, als Funktion der Beschleunigungsspannung in MeV. Weitere Erläuterungen siehe Text.

Literatur

1. Zeng, G. G. et al.: Phys. Med. Biol. 50 (2005), S. 1119-1129
2. Almond, P. R. et al.: Med. Phys. 26 (9), (1999), S. 1847-1870
3. Krauss, A.: Metrologia 43 (2006), S. 259-272