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Exemplarstreuung der Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens von Ionisationskammern

29.09.2008

Für je 10 Ionisationskammern der Typen PTW 30013 und PTW 31013 wurden individuelle Ansprechvermögen in den hochenergetischen Photonenstrahlungsfeldern des Linearbeschleunigers der PTB relativ zum Ansprechvermögen im 60Co-Strahlungsfeld bestimmt. Die Variation der erhaltenen kQ-Faktoren aller Kammern beträgt weniger als 0,3 % (bezogen auf den Mittelwert aller kQ-Faktoren). Die durchgeführten Untersuchungen bieten Potential zur weiteren Verbesserung der in der Norm DIN 6800-2 enthaltenen Daten.

Einleitung
Entsprechend der Norm DIN 6800-2 [1] wird das unterschiedliche Ansprechvermögen einer Ionisationskammer bei der Kalibrierung im 60Co-Strahlungsfeld und bei der Messung im hochenergetischen Photonenstrahlungsfeld durch den Korrektionsfaktor kQ korrigiert. Dieser Korrektionsfaktor hängt sowohl von der Strahlungsqualität der Photonenstrahlung als auch vom Aufbau und den Abmessungen der verwendeten Ionisationskammer ab.

Die in der Norm DIN 6800-2 angegebenen Werte des Korrektionsfaktors kQ wurden zum größten Teil aus Modellrechnungen und Monte-Carlo-Simulationen abgeleitet, denen der nominelle Aufbau des jeweiligen Ionisationskammertyps zu Grunde gelegt wurde. Eventuelle exemplarspezifische Variationen (z. B. infolge von Fertigungstoleranzen) wurden dabei nicht berücksichtigt.

Das Ziel der durchgeführten Untersuchungen bestand darin, die Schwankung der individuellen kQ-Faktoren für einzelne Kammern der Typen PTW 30013 und PTW 31013 experimentell zu bestimmen.

Vorgehensweise
Die PTB Braunschweig verfügt über mehrere Sekundärnormal-Ionisationskammern, für die individuelle kQ-Werte durch direkten Vergleich mit dem Primärnormal für die Einheit der Wasser-Energiedosis bestimmt wurden (siehe [2]). Unter Verwendung dieser Sekundärnormalkammern wurden die individuellen kQ-Faktoren von jeweils 10 Ionisationskammern der Typen PTW 30013 und PTW 31013 in den 8 MV- und 16 MV-Photonenfeldern des Linearbeschleunigers der PTB Braunschweig bestimmt.

Dazu wurden zunächst alle Kammern im 60Co-Referenzstrahlungsfeld der PTB kalibriert; anschließend wurden unter Referenzbedingungen in den hochenergetischen Photonenstrahlungsfeldern die Anzeigenverhältnisse der zu untersuchenden Kammern und mehrerer Sekundärnormal-Ionisationskammern bestimmt. Unter der Annahme, dass die mit der Sekundärnormal-Ionisationskammer und dem jeweiligen Prüfling in demselben Photonenstrahlungsfeld gemessene Dosisleistung gleich ist, wurde der Strahlungsqualitäts-Korrektionsfaktor kQ des Prüflings ermittelt.

Ergebnisse
Die folgende Tabelle enthält eine summarische Zusammenfassung der experimentell erhaltenen kQ-Werte; in der Abbildung sind die für jede einzelne Kammer erhaltenen kQ-Werte bei beiden Photonenenergien dargestellt.

Kammertyp
PTW 30013
PTW 31013
Nominelle Beschleunigungsspannung8 MV16 MV8 MV16 MV
Strahlungsqualitätsindex Q0,7160,7620,7160,762
Mittelwert aller individuellen kQ-Werte0,97610,95870,97480,9592
Relative Schwankungsbreite der individuellen kQ-Werte (bezogen auf den jeweiligen Mittelwert)0,21 %0,20 %0,29 %0,23 %
Relative Standard-Messunsicherheit0,28 %0,28 %0,28 %0,28 %

Diskussion
Die hier vorgestellten Untersuchungen zeigen, dass die exemplarspezifische Variation der kQ-Werte - zumindest für die hier untersuchten Kammertypen PTW 30013 und PTW 31013 - höchstens etwa 0,3 % beträgt. Damit können experimentell bestimmte kammertypspezifische kQ-Werte mit einer relativen Standard-Messunsicherheit von 0,28 % angegeben werden. Diese Messunsicherheit, in der bereits die exemplarspezifische Variation der kQ-Werte berücksichtigt ist, ist deutlich geringer als die bislang in der Norm DIN 6800-2 verwendete Messunsicherheit von 1,0 %. Die durchgeführten Untersuchungen bieten daher Potential zur weiteren Verbesserung der in der Norm DIN 6800-2 enthaltenen Daten.

Abbildung : Experimentell bestimmte kQ-Werte für die hier untersuchten Kammern der Typen PTW 30013 und PTW 31013 in den 8 MV- und 16 MV-Photonenstrahlungsfeldern des PTB-Linearbeschleunigers

Literatur

  1. DIN Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN 6800-2:
    Dosismessverfahren nach der Sondenmethode für Photonen- und Elektronenstrahlung - Teil 2: Dosimetrie hochenergetischer Photonen- und Elektronenstrahlung mit Ionisationskammern.
    Berlin, März 2008
  2. A. Krauss, R.-P. Kapsch:
    Calorimetric determination of kQ factors for NE 2561 and NE 2571 ionization chambers in 5 cm x 5 cm and 10 cm x 10 cm radiotherapy beams of 8 MV and 16 MV photons.
    Phys. Med. Biol. 52 (2007), 6243-6259