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Die Rolle der Teilchenspur-Rekonstruktion in der Messung der Ionisationscluster-Verteilung mit Hilfe eines ionenzählenden Nanodosimeters

29.09.2008

Im Bereich der Nanodosimetrie besteht eine mehrjährige Zusammenarbeit zwischen dem Fachbereich 6.6 und dem Loma Linda University Medical Center (LLUMC, San Bernardino, USA). Ziele der Zusammenarbeit sind, unter anderem, die Weiterentwicklung des am Weizmann Institute of Science (Rehovot, Israel) aufgebauten Nanodosimeters (von dem zwei Prototypen - einer in der PTB und einer am LLUMC - vorhanden sind) und dessen Charakterisierung in unterschiedlichen Strahlungsfeldern mit Hilfe des im Fachbereich 6.6 entwickelten ad-hoc Monte Carlo (MC) Programms [1,2]. Im letzten Jahr wurde der Nanodosimeter am LLUMC mit einem Detektor aufgerüstet, welcher die Eingangs- und Ausgangskoordinaten der Primärteilchen nachweist [3,4]. Diese Aufrüstung erlaubte erstmalig, die Spurstruktur von Alphateilchen und Protonen mit einer guten Ortsauflösung zu bestimmen und wurde außerdem angewendet, um die Ionisationsclusterverteilung für Primärelektronen zu messen. Ein erstes Experiment wurde mit einer Sr-90/Y-90-Quelle durchgeführt (Abbildung 1), welche ein Elektronenspektrum mit maximaler Energie 2,3 MeV emittiert. Der Primärstrahl wurde mit Abständen von 0 nm, 6 nm und 21 nm von der Zentralachse des Messvolumens ausgerichtet und die Ergebnisse wurden mit MC-Simulationen verglichen [4].

Abbildung 1 : Experimenteller Aufbau des LLUMC-Nanodosimeters mit schematischer Darstellung einer Spurstruktur für Ionen (gefüllte Kreise) und für Elektronen (offene Kreise).

Abbildung 2 : Ionisationsclusterverteilung für Sr-90/Y-90. Experimentelle Daten (Symbole) im Vergleich mit (a) MC (durchgezogene Linien) ohne kompletten Transport der Elektronen in der Gaskammer und (b) mit komplettem Transport und Berücksichtigung der Teilchenspurrekonstruktion. Die Symbole zeigen die Clusterverteilungen mit dem Primärstrahl ausgerichtet für Abstände von 0 nm (), 6 nm () und 21 nm () von der Zentralachse des Messvolumens.

Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse wie wichtig es ist,, das ionenzählende Nanodosimeter mit einem geeignetem System für die Verfolgung der Teilchenspur und die Triggerung der Elektronen aufzurüsten.

Literatur

  1. Garty, G.; Shchemelinin, S.; Breskin, A.; Chechik, R.; Assaf, G.; Orion, I.; Bashkirov, V.; Schulte, R.; Grosswendt, B.:
    The performance of a novel ion-counting nanodosimeter,
    Nucl. Instr. & Meth A 491, 212-235 (2002).