Grunnleggende dosimetri – – prinsipper og størrelser

Størrelser og enheter i dosimetri Overført energi, etr: etr=Rin,u-Rout,u-rl+SQ Rin,u total strålingsenergi fra partikler uten ladning som går inn i et volum V. Rout,u-rl strålingsenergi fra partikler uten ladning som går ut i et volum V, med unntak av de som er oppstått som strålingstap fra ladde partikler (”irradiative loss”) SQ netto energi tilført gjennom omdannelse fra masse til energi eller omvendt.

Størrelser og enheter i dosimetri Nette overført energi, entr: entr=Rin,u-Rout,u-rl+SQ Rout,u all strålingsenergi, i form av fotoner, som kan transporteres ut av volumet V. Man sitter da igjen med den kinetiske energien til sekundære elektroner som ikke går tapt ved bremsestråling.

Størrelser og enheter i dosimetri Absorbert energi, ’energy impared’ e: e=Rin,u-Rout,u+Rin,c-Rout,c+SQ Rin,c strålingsenergi i form av kinetisk energi til ladde partiker inn i volumet Rout,cstrålingsenergi i form av kinetisk energi til ladde partiker ut i volumet

Størrelser og enheter i dosimetri Definisjon av absorbert stråledose: D=de/dm ; hvor e er midlere energi “imparted” (d.v.s. avgitt) til medium med masse dm ved ioniserende stråling. Enheten for absorbert stråledose er [Gy], hvor 1 Gy = 1 J/kg

Størrelser og enheter i dosimetri Definisjon av KERMA- “Kinetic Energy Relased in MAtter”: K= detr/dm ; hvor dEtr er summen av all initiell kinetisk energi hos alle ladede partikler skapt av fotoner i massen dm. Enheten for KERMA er den samme som for absorbert stråledose.

Størrelser og enheter i dosimetri For en fotonstråle som traverserer et medium vil: K=Y x (mtr/r)=Y x (men/r)/(1-g) ; hvor g er midlere energi fra elektroner tapt i radiative prosesser (bremsestråling). Ikke-elastiske prosesser dominerer (ionisasjon, eksitasjon), mens radiative prosesser (bremsestråling) utgjør en mindre andel av KERMA: K=Kcol. + Krad.

Størrelser og enheter i dosimetri Sammenhengen mellom KERMA og dose: Kcol=Y x (men/r)  D=b x Y x (men/r) D= b x Kcol ; hvor b=1.005 for 60Co

Størrelser og enheter i dosimetri I “EQ”-regionen avtar dose og KERMA som følge av foton attenuasjon of fremoverspredt elektroner I “build-up”sonen øker dose men KERMA avtar fordi relativt flere elektroner spres inn i volumelementer enn ut, samtidig som fotonene attenueres.

Størrelser og enheter i dosimetri Definisjon av eksposisjon: X=dQ/dm ; hvor dQ er den absolutte ladning (enten neg. eller pos.) produsert i luft i det alle elektroner skapt av fotoner stoppes i luft av masse dm. Enheten for absorbert stråledose er [Gy], hvor 1 R = 1 C/kg (2.58x10-4C/kg, luft)

Størrelser og enheter i dosimetri Sammenhengen mellom KERMA og eksposisjon: X=Kcol,air x (e/W) ; hvor W er midlere energi som fordres for å lage et ionepar (34 eV), e er elementærladningen (1.6 x 10-19 C)

Kavitetsteori Bragg-Gray teori (W.H. Bragg og L.H. Gray): ”The thickness of the cavity is assumed to be so small in comparison with the range of the charged partickles striking it that its presence does not disturb the charged-particle field.”

Kavitetsteori Bragg-Gray teori Dmed.1 Smed.1 med.1 Smed.2 = = Dmed.2 Q/m*(W/e) med = Medium 1 Medium 2 Medium 1

Kavitetsteori Spencer kavitetsteori: Eksperimenter utført på 50-tallet viste at B-G teori ikke predikerte antall ionisasjoner i luftkaviteter, spesielt ved høye atomnummer i kavitetens vegg Produksjon av d-elektroner ble derfor inkludert i modellen.

Kavitetsteori Spencer kavitetsteori: Elektroner med energi T>D, har såvidt høy energi at de kan traversere kaviteten. Elektroner med energi T<D, har såvidt liten energi at den avsettes i sin helthelt i ett punkt og traverserer ikke kaviteten T Dmed.=∫ Fe,dT*Smed(T,D)dT D

Kavitetsteori Burlin-teori: Medium 1 og 2 er homogene Fotonfluensen er homogen i ett hvert punkt i de to media. Elektronlikevekt er tilstede Elektroner dannet i veggen attenueres eksponensielt og endrer dermed ikke sin energifordeling Elektroner som dannes i kaviteten bygger opp sin elektronlikevekt eksponensielt

Kavitetsteori Burlin-teori: Dmed.1 med.1 med.1 = d* +(1-d)*(men/r) Smed.2 Dmed.2 med.2 d er en parameter som beskriver kavitetens dimmensjoner; og som går mot 1.00 for smaå kaviteter (de som tilfredsstiller B-G kravet, og null for store kaviteter.