Fondamenti di Dosimetria 

UNIVERSITÀ CATTOLICAFACOLTA DI MEDICINA E CHIRURGIA

“SCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN FISICA SANITARIA”

Alberto PaneseLuca Grimaldi

Fondamenti di Dosimetria

Fondamenti di Dosimetria

La dosimetria ha a che fare con la misura della dose assorbita o il rateo di dose, che risultano dall’interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia.

Un dosimetro può essere definito come un dispositivo in grado di fornire una risposta che è la misura della dose assorbita depositata nel suo volume sensibile.

Fondamenti di Dosimetria

Un dosimetro può essere trattato in termini di teoria della cavità (gas, liquido o solido).

Le pareti svolgono diverse funzioni:

-sono sorgenti di e- che rilasciano dose in V e fanno in modo che ci siano CPE o TCPE

-schermano V dalle particelle create fuori dalle pareti

-proteggono V da eventuali danni meccanici, polvere, umidità, luce,…

-fanno da contenitore al mezzo g (gas, liquido, polvere)

-contengono filtri di radiazione che modificano la dipendenza dall’energia del dosimetro

t r

g

V

W

Fondamenti di Dosimetria

t r

g

V

W

Dalla reading r otteniamo la Dg

e se stiamo in CPE (cioè V è piccolo e non perturba il campo di radiazioni) allora da B-G conosciamo Dw

en

cK

CPED

e ci possiamo ricavare la fluenza:

dalla:

Fondamenti di Dosimetria

t r

g

V

Win un altro mezzo di materiale X che rimpiazzi il dosimetro con la stesso campo di fluenza:

W

XwX

en

en

DCPE

D

L’importanza delle CPE o TCPE:

[1]mezzo X

Fondamenti di Dosimetria

en

cK)x'1(

cK

TCPED

per fotoni di energia h >1 MeV al posto delle CPE valgono le TPCE:

bisogna valutare il rapporto:

che fino a qualche decina di MeV il parametro è ~ 1 e non dipende dal numero atomico Z e possiamo usare ancora l’espressione [1]

c

KD

Fondamenti di Dosimetria

Media Matching (accoppiamento di materiali)

Il parametro più ovvio di confronto è la composizione atomica, ma anche la densità influenza il rapporto dei poteri frenanti.

Se per irraggiamenti omogenei si ha:

gwDD

Seallora la dose sarà:

gwxDDD

w g

w = g x

Fondamenti di Dosimetria

La teoria della cavità è lo strumento che permette di confrontare i dosimetri al mezzo di interesse perché permette a w di differire da g.

x

Cercare di rendere g simile a x è generalmente più difficile.

Fondamenti di Dosimetria

t r

g

V

W

x

Per un dosimetro omogeneog

w

eng

wm

w

g

ρ

μd)(1Sd

D

D

gwDD

1ρ

μS

g

w

eng

wm

si ha

gwDD

Per un dosimetro omogeneo si ha una notevole semplificazione dell’espressione di Burlin (indipendenza dal parametro d)

stessa composizione atomica

w g

Fondamenti di Dosimetria

una condizione meno stringente è: nρ

μS

g

w

eng

wm

e dalla Burlin

nn)d1(dnD

D

w

g

ora Dg=n Dw

anche ora abbiamo l’indipendenza dal parametro d

Fondamenti di Dosimetria

considerando due dosimetri con pareti w1 e w2 che contengano lo stesso gas e che rispondano alle due condizioni precedenti:

nD

D 1

22

1

w

w

enCPE

w

w

da cui

21 gg DD

1)d1(SdD

Dg

1w

eng

1wm

1w

1g

n)d1(SdD

Dg

2w

eng

2wm

2w

2g

Fondamenti di Dosimetriaw ≠ g e w x se d=1 (V sensibile molto piccolo)

w

x

eng

wm

x

w

w

g

x

g SDD

D

D

D

D

se d 0 (V sensibile grande)g

x

en

w

x

en

g

w

en

x

w

w

g

x

g

D

D

D

D

D

D

se 0 < d < 1

Burlin completa

Fondamenti di Dosimetria

t rg

V

W

rentenexp g

g

w

w

0dos

renten1 g

g

w

w

0

)rt(enexp wat

wat

0wat

)rt(en1 wat

wat

0

Attenuazione per la radiazione

dos

wat

fattore moltiplicativo della reading per

determinare la dose in acqua al centro del dosimetro (correzione per differenza di attenuazione)

Fondamenti di Dosimetria

Caratteristiche Generali dei Dosimetri

Dosimetri Calorimetrici Camere a IonizzazioneDosimetri Fricke (solfato ferroso)

misura diretta del calorecoeff. di conversione Wcoeff. di conversione G

Precisione

Assolutezza

Capacità di fornire sempre le stesse risposte a parità di sollecitazione (generalmente espressa in σ)

Accuratezza

Capacità di misurare un valore uguale al “valore vero”

Fondamenti di Dosimetria

Dose Range

Dose sensitivity:gDd

dr

se costante risposta lineare

se non lineare curva di calibrazione

Limite inferiore:

r = r0+rb

Limite superiore:

fondo scala

tener conto del background

Fondamenti di Dosimetria

Dose-Rate Range

Dosimetri a integrazione:

• normalmente non vi è un limite inferiore al dose rate• limite superiore (es. ricombinazione ionica)

Dose Rate Misuratore

è conveniente che la lettura r sia agDd

dr

due eventi troppo vicini

Fondamenti di DosimetriaStabilità

Prima dell’irragiamento:

Tener conto della:•Temperatura•Pressione•Umidità•Luce

Dopo l’irragiamento:

Tener conto degli stessi fattori di sopra per i dosimetri che conservano l’informazione (es.TLD, Gaf-chromic)

Fondamenti di Dosimetria

Dipendenza dall’energia

Fondamenti di Dosimetria

E

25.1air

g

25.1

E

en

en

XrXr

Fondamenti di Dosimetria

E

25.1water

en

g

en

25.1water

Ewater

Dr

Dr

Fondamenti di Dosimetria

Modifica della dipendenza dall’energia

Effetto fotoelettrico causa una sovrarisposta

Fondamenti di Dosimetria

t spessore per l’attenuazione

fascio stretto

es: a 40 KeV pratico dei fori in modo da riadeguare la risposta

e-μt100 KeV

100 KeV potrei dover riadeguare lo spessore t

per avere un risposta adeguato nel range 40 100 keV

Maushart and Piesch 1967