Experimentelle Bestimmung des Ansprechvermögens von Ionisationskammern in hochenergetischen Strahlungsfeldern

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Ionisationsdosimeter zur Messung der Wasser-Energiedosis werden in der Regel unter Bezugsbedingungen im ⁶⁰Co-Strahlungsfeld kalibriert. Wird ein so kalibriertes Dosimeter zur Dosismessung in einem hochenergetischen Photonen- oder Elektronenstrahlungsfeld anderer Strahlungsart oder -energie benutzt, so muss die Änderung des Ansprechvermögens des Dosimeters berücksichtigt werden. Dies erfolgt im Rahmen der deutschen Norm DIN 6800-2 oder des internationalen Dosimetrieprotokolls IAEA TRS-398 durch den Korrektionsfaktor zur Berücksichtigung des Einflusses der Strahlungsqualität, der als k_Q (für Photonen) bzw. k_E (für Elektronen) bezeichnet wird.

Der Wert dieses Korrektionsfaktors bei einer Dosismessung hängt zum einen von der Energie der Strahlung am Messort im Wasserphantom ab, zum anderen wird er vom Aufbau, den Abmessungen und den verwendeten Materialien der Ionisationskammer beeinflusst. Da die Energie der Strahlung am Messort nicht nur von der Energie der auf das Phantom auftreffenden Strahlung abhängt, sondern auch von der Feldgröße, der Messtiefe im Phantom und dem Abstand von der Strahlenfeldachse, wird auch der Korrektionsfaktor k_Q (bzw. k_E) von diesen Parametern beeinflusst.

Für die Basisdosimetrie an klinischen Linearbeschleunigern ist insbesondere der Wert des Korrektionsfaktors unter den in der Norm DIN 6800-2 festgelegten Referenzwerten für die Feldgröße und die Tiefe im Phantom von Interesse; dieser Wert muss für eine präzise Dosismessung mit möglichst kleiner Unsicherheit bekannt sein. Die derzeit in der Norm DIN 6800-2 oder dem internationalen Dosimetrieprotokoll IAEA TRS-398 angegebenen Werte des Korrektionsfaktors k_Q haben eine relative Standard-Messunsicherheit von 1 %.

An den klinischen Beschleunigern der PTB wurden k_Q-Faktoren für viele in der Praxis häufig eingesetzte Ionisationskammertypen experimentell bestimmt, indem das Ansprechvermögen der Ionisationskammern in verschiedenen Photonenstrahlungsfeldern unter Verwendung des Primärnormals für die Einheit der Wasser-Energiedosis (Wasser-Kalorimeter) ermittelt wurde. Die relative Standard-Messunsicherheit dieser experimentell bestimmten Korrektionsfaktoren beträgt 0,4 % und ist damit deutlich geringer als die der derzeit in den Dosimetrieprotokollen angegebenen Werte. Die Abbildung zeigt als Beispiel die experimentell ermittelten k_Q-Werte für Kammern des Typs PTW 30016 im Vergleich mit den in IAEA TRS-398 angegebenen Werten.

Die in der PTB experimentell bestimmten Werte des Korrektionsfaktors k_Q werden in die kommende Version der Norm DIN 6800-2 einfließen, die damit eine Messung der Wasser-Energiedosis in hochenergetischen Photonenfeldern mit geringerer Messunsicherheit ermöglicht.