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Die Neutronenkomponente in zwei hochenergetischen Photonen-Referenzfeldern

15.01.2007

Das 4,4 MeV Photonen-Referenzfeld, wie es in ISO 4037 [1] beschrieben ist, wird durch die Reaktion 12C(p,p’)12C (Ex = 4,4389 MeV) mit Hilfe eines dicken Kohlenstofftargets natürlicher Isotopenzusammensetzung und eines Protonenstrahls mit einer Energie von 5,7 MeV erzeugt. Kohlenstoff in natürlicher Isotopenzusammensetzung besitzt eine relative Isotopenhäufigkeit des Isotops 13C von 1,10 %. Deshalb ist das 4,4 MeV Photonenfeld mit Neutronen aus der Reaktion13C(p,n)13N kontaminiert (Q = -3,003 MeV). Die Äquivalentdosis H*(10), die von diesen Neutronen produziert wird, ist in der selben Größenordnung wie die Äquivalentdosis der 4,4 MeV Photonen. Für die Kalibrierung von Dosimetern, insbesondere solcher, die auch sensitiv für Neutronen sind, muss die spektrale Fluenzverteilung dieser Neutronen im Detail bekannt sein (siehe Abbildung).

Abb.:Differentieller 0° Neutronenemissionswirkungsquerschnitt für die Reaktion 13C(p,n)13N als Funktion der Protonenenergie Ep. Die gepunktete Linie zeigt die Werte einer Standardbibliothek [2]. Die strichpunktierte und gestrichelte Linie zeigen Resultate frühere Messungen [3, 4]. Das durchgezogene Histogramm zeigt das Ergebnis der aktuellen Messung mit Protonen der Energie Ep = 5,63 MeV auf ein dickes natürliches Graphit Target. Die Messpunkte mit Unsicherheitsbereichen wurden mit Hilfe eines dünnen 120 μg/cm2, angereicherten, 13C Targets auf einem Silberbacking bestimmt.

 

Andererseits ist ein gemischtes Photonen/Neutronen Feld sehr nützlich für die Kalibrierung von Dosimetern, die für Photonen und Neutronen gleichermaßen sensitiv sind, z. B. gewebeäquivalente Proportionalzähler. Hierzu muss es über eine Hoch-LET Komponente, die durch die niederenergetischen Neutronen produziert wird und eine Niedrig-LET Komponente, die durch die hochenergetischen Photonen mit Energien bis 7 MeV und ähnlicher Äquivalentdosis produziert wird, verfügen. Solch ein gemischtes Feld wurde mit Hilfe der PTB Beschleuniger erzeugt, indem ein dünnes CaF2 Target mit einem natC Backing und ein 5,7 MeV Protonenstrahl eingesetzt wird.

Literatur

  1. ISO 4037-1 (1996)
  2. M. Drosg, DROSG-2000, IAEA report, IAEA-NDS-87 Rev. 8, (2003)
  3. J.K. Bair et al., Phys. Rev., 90/4, 575-576, (1953)
  4. J.H. Gibbons, R.L. Macklin, Phys. Rev., 114/2, 571-580, (1959)