Fondamenti di Dosimetria UNIVERSITÀ CATTOLICA FACOLTA DI MEDICINA E CHIRURGIA SCUOLA DI...
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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