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Charakterisierung neuer Primärstandards für die Messung der Luftkerma bei Co-60, Cs-137 und Ir-192 Gammastrahlung

23.12.2021

Zur primären Darstellung der Luftkerma, welche die Übertragung von Energie durch Photonenstrahlung auf das Medium Luft beschreibt, nutzt die PTB experimentelle Aufbauten in welchen die Luftkerma mit der Hilfe von luftgefüllten Ionisationskammern und einer Reihe von in der Medizin üblichen Nukliden (Co‑60, Cs‑137, Ir‑192) primär dargestellt wird. Die von einem Nuklid ausgehende Luftkerma pro Zeit (Luftkermaleistung) nimmt mit der Zeit ab, wodurch sich gerade für kleinvolumige Ionisationskammer, wie sie zurzeit für diese Art von Messungen verwendet werden (0,5 cm3 bis 6 cm3), ein sehr geringes Messsignal und damit hohe Unsicherheiten ergeben. In einer neuen Arbeit wurden hierfür zwei neue, großvolumige Hohlraum‑Ionisationskammern (10 cm3 und 50 cm3), für die Verwendung als Primärstandard charakterisiert.

Die luftgefüllten Ionisationskammern PS‑10 und PS‑50 wurden in einem aufwendigen Verfahren am Computer modelliert. Hierzu kooperierte die PTB mit dem Hersteller der Ionisationskammern (PTW, Freiburg), um eine möglichst hohen Detailgrad zu erreichen. Anschließend wurden verschiedene Strahlungstransportrechnungen durchgeführt, um das Verhalten der Strahlungsdetektoren innerhalb der verwendeten Strahlungsfelder (Co‑60,
Cs‑137, Ir‑192) zu ermitteln. Diese berücksichtigen unter anderem die Änderung des zu vermessenden Strahlungsfeldes aufgrund der Einbringung des Detektors. Hierbei wurde weiterhin besonderer Wert auf die korrekte Simulation des in der Ionisationskammer vorhandenen elektrischen Feldes gelegt (siehe Abb. 1). Die für den jeweiligen Strahlungsdetektor ermittelten Ergebnisse wurden zu Korrektionsfaktoren zusammengefasst. Zur Validierung der ermittelten Korrektionsfaktoren wurden anschließend eine Reihe von Experimenten durchgeführt, bei welchen die mit den neuen Ionisationskammern gemessenen Luftkermaleistung mit den bisherigen Primärstandards verglichen wurde.

Die ermittelten Korrektionsfakoren für die neuen Ionisationskammern unterscheiden sich teilweise erheblich von denen der zurzeit genutzten Ionisationskammern zur Primärdarstellung der Luftkerma. Trotzdem konnte für alle Nuklide (Co‑60, Cs‑137, Ir‑192) die Abweichungen vom bisherigen Primärstandard auf unter 1 % reduziert werden.

Die vollständige Charakterisierung der neuen Ionisationskammern zur Verwendung als Primärstandards ist abgeschlossen.

Simulationsmodell Ionisationskammer PS-10

Abb. 1: Simulationsmodell der Ionisationskammer PS‑10. Das rote Teilvolumen beschreibt das Totvolumen, in welchem keine freiwerdenden Ladungsträger detektiert werden können. Dieses wurde mit Hilfe einer Simulation der elektrischen Feldlinien innerhalb der Ionisationskammer bestimmt.

Ansprechpartner

Opens local program for sending emailStefan Pojtinger, Fachbereich 6.2, Arbeitsgruppe 6.25