Halaman 1 71 Bab 3 RADIASI dosimeter J. IZEWSKA Divisi Kesehatan Manusia, Badan Energi Atom Internasional, Wina G. Rajan Fisika Medis dan Bagian Keselamatan, Bhabha Atomic Pusat Penelitian, Mumbai, Maharashtra, India 3.1. PENDAHULUAN Sebuah dosimeter radiasi perangkat, instrumen atau sistem yang mengukur atau mengevaluasi, baik secara langsung atau tidak langsung, paparan kuantitas, Kerma, diserap dosis atau dosis ekivalen, atau waktu mereka turunan (tingkat), atau terkait jumlah radiasi pengion. Sebuah dosimeter bersama dengan pembacanya disebut sebagai sistem dosimetri. Pengukuran kuantitas dosimetrik adalah proses untuk menemukan nilai dari jumlah eksperimental menggunakan sistem dosimetri. Hasil dari pengukuran adalah nilai dari suatu kuantitas dosimetrik dinyatakan sebagai produk dari nilai numerik dan unit yang sesuai. Untuk berfungsi sebagai dosimeter radiasi, dosimeter harus memiliki setidaknya salah satu properti fisik yang merupakan fungsi dari kuantitas yang diukur dosimetrik dan yang dapat digunakan untuk dosimetri radiasi dengan kalibrasi yang tepat. Dalam rangka untuk menjadi berguna, dosimeter radiasi harus menunjukkan beberapa karakteristik yang diinginkan. Sebagai contoh, dalam pengetahuan radioterapi yang tepat dari kedua dosis yang diserap untuk air pada titik tertentu dan distribusi spasial sangat penting, serta sebagai kemungkinan berasal dosis untuk organ minat pasien. Dalam konteks ini, sifat dosimeter diinginkan akan ditandai dengan akurasi dan presisi, linearitas, dosis atau dosis ketergantungan tingkat, energi respon ketergantungan, terarah dan resolusi spasial. Jelas, tidak semua dosimeter dapat memenuhi semua karakteristik. Pilihan suatu dosimeter radiasi dan pembacanya karena itu harus dilakukan secara bijaksana, mengambil mempertimbangkan persyaratan dari situasi pengukuran, misalnya, dalam radioterapi ruang ionisasi yang direkomendasikan untuk kalibrasi balok Halaman 2 BAB 3 72 (Referensi dosimetri: lihat Bab 9) dan dosimeter lainnya, seperti dibahas di bawah, yang cocok untuk evaluasi distribusi dosis

(Dosimetri relatif) atau verifikasi dosis. 3.2. SIFAT-SIFAT dosimeter 3.2.1. Akurasi dan presisi Dalam dosimetri radioterapi ketidakpastian yang terkait dengan pengukuran sering dinyatakan dalam hal akurasi dan presisi. Para presisi pengukuran dosimetri menentukan reproduksibilitas pengukuran di bawah kondisi yang sama dan dapat diperkirakan dari data diperoleh pada pengukuran berulang. Presisi tinggi dikaitkan dengan kecil standar deviasi dari distribusi hasil pengukuran. Akurasi pengukuran dosimetri adalah kedekatan nilai ekspektasi mereka kepada 'Benar nilai' dari kuantitas yang diukur. Hasil pengukuran tidak dapat benar-benar akurat dan ketidak-tepatan hasil pengukuran karakteristik terized sebagai 'ketidakpastian'. Ketidakpastian adalah parameter yang menggambarkan dispersi diukur nilai kuantitas, melainkan dievaluasi dengan metode statistik (tipe A) atau dengan metode lainnya (tipe B), tidak memiliki tanda dikenal dan biasanya diasumsikan simetris. Kesalahan pengukuran adalah selisih antara nilai yang diukur dari kuantitas dan nilai sebenarnya dari kuantitas. Sebuah kesalahan telah baik nilai numerik dan tanda. Biasanya, kesalahan pengukuran tidak diketahui persis, tetapi mereka diperkirakan dalam cara terbaik mungkin, dan, jika memungkinkan, kompensasi koreksi diperkenalkan. Setelah aplikasi dari semua koreksi diketahui, nilai harapan untuk kesalahan harus nol dan jumlah satunya perhatian adalah ketidakpastian yang tainties. 3.2.1.1. Ketidakpastian standar Tipe A Jika pengukuran x kuantitas dosimetrik diulang N kali, maka estimasi terbaik untuk x adalah nilai mean aritmetika dari semua x pengukuran i : x, Halaman 3 RADIASI dosimeter 73 (3.1) Deviasi standar s x mencirikan ketidakpastian rata-rata untuk individu hasil x i

dan diberikan oleh: (3.2) Standar deviasi dari nilai rata-rata diberikan oleh: (3.3) Para ketidakpastian baku tipe A, dinotasikan u Sebuah , Didefinisikan sebagai standar deviasi dari nilai rata-rata, u Sebuah = . Para ketidakpastian baku tipe A diperoleh dengan analisis statistik dari pengukuran ulang dan, pada prinsipnya, dapat dikurangi dengan meningkatkan jumlah pengukuran. 3.2.1.2. Tipe B standar ketidakpastian Tipe B standar ketidakpastian u B tidak dapat diperkirakan dengan berulang pengukuran, melainkan, mereka adalah tebakan yang cerdas atau ilmiah penilaian dari non-statistik yang terkait dengan ketidakpastian pengukuran. Mereka termasuk pengaruh pada proses pengukuran, penerapan faktor koreksi atau data fisik diambil dari literatur. Hal ini sering diasumsikan bahwa tipe B standar ketidakpastian probabilitas distribusi, seperti distribusi normal (Gaussian) atau empat persegi panjang (sama probabilitas di mana saja dalam batas yang diberikan). Tipe B standar ketidakpastian dapat diturunkan dengan memperkirakan batas luar yang nilai faktor adalah tidak akan berbohong, dan sebagian kecil dari batas ini diambil sebagai u B . Fraksi dipilih menurut distribusi diasumsikan. 3.2.1.3. Gabungan dan diperluas ketidakpastian Persamaan yang menentukan kuantitas Q dosimetrik di titik P adalah ketik: x N x i i N = = 1 1

s x i i N N x x = = 1 2 1 1 ( ) s s x x i i N N NN x x = = = 1 1 1 2 ( ) ( ) 1 s

x Halaman 4 BAB 3 74 (3.4) dimana M adalah bacaan yang disediakan oleh sistem dosimetri dan F i adalah koreksi atau koefisien konversi. U ketidakpastian standar gabungan C terkait dengan kuantitas Q adalah penjumlahan kuadrat tipe A (u Sebuah ) Dan tipe B (u B ) Ketidakpastian: (3.5) Ketidakpastian gabungan diasumsikan untuk menunjukkan distribusi normal dan dikalikan dengan faktor cakupan, dinotasikan dengan k, untuk mendapatkan diperluas ketidakpastian U = ku C . Hasil pengukuran kuantitas Q kemudian dinyatakan oleh Q P U. U ketidakpastian diperluas dengan faktor cakupan k = 2, corresponding ke tingkat kepercayaan 95%, sering digunakan untuk mewakili ketidakpastian keseluruhan, yang berkaitan dengan keakuratan pengukuran Q kuantitas. 3.2.2. Linearitas Idealnya, M membaca dosimeter harus linear proporsional dengan dosimetrik kuantitas Q. Namun, di luar jangkauan dosis tertentu non-linearitas set in Kisaran linearitas dan perilaku non-linearitas tergantung pada jenis dari dosimeter dan karakteristik fisik. Dua contoh khas karakteristik respon sistem dosimetri yang ditunjukkan pada Gambar. 3.1. Sebuah kurva linearitas pameran pertama dengan dosis, maka supralinear perilaku, dan akhirnya saturasi. Kurva B pertama pameran linearitas dan kemudian saturasi pada dosis tinggi. Secara umum, perilaku non-linier harus dikoreksi. Sebuah dosimeter

dan pembaca yang mungkin baik menunjukkan karakteristik non-linear, tetapi gabungan mereka efek bisa menghasilkan linieritas rentang yang lebih luas. 3.2.3. Laju dosis ketergantungan Mengintegrasikan sistem mengukur respon terpadu dosimetri yang sistem. Untuk sistem seperti kuantitas dosimetrik diukur harus independen dari tingkat kuantitas itu. T MF i N i P =1 = P u u u C Sebuah B = + 2 2 Halaman 5 RADIASI dosimeter 75 Idealnya, tanggapan sistem dosimetri M / T pada dua dosis yang berbeda tingkat ((d Q / d t) 1 dan (d Q / d t) 2 ) Harus tetap konstan. Pada kenyataannya, laju dosis dapat mempengaruhi pembacaan dosimeter dan koreksi yang tepat perlu, koreksi rekombinasi misalnya untuk ruang ionisasi dalam berdenyut balok. 3.2.4. Energi ketergantungan Respon dari sistem dosimetri M / T umumnya merupakan fungsi dari radiasi sinar kualitas (energi). Karena sistem dosimetri yang dikalibrasi pada radiasi sinar kualitas yang ditentukan (atau kualitas) dan digunakan selama lebih luas rentang energi, variasi respon sistem dosimetri dengan

radiasi kualitas (disebut energi ketergantungan) membutuhkan koreksi. Idealnya, respon energi harus datar (yaitu sistem kalibrasi harus independen dari energi selama rentang tertentu kualitas radiasi). Dalam kenyataannya, koreksi energi harus dimasukkan dalam penentuan kuantitas Q untuk situasi pengukuran yang paling. n radioterapi, jumlah bunga adalah dosis ke air (atau jaringan). Seperti dosimeter tidak ada air atau jaringan setara untuk semua kualitas radiasi sinar, ketergantungan energi merupakan karakteristik penting dari sebuah sistem dosimetri. Sebuah B Dosis Dosimeter membaca Gambar. 3.1. Respon karakteristik dari dua sistem dosimetri. Kurva A pertama pameran linearitas dengan dosis, berperilaku, kemudian supralinear dan akhirnya saturasi. Kurva B pertama pameran linearitas dan kemudian saturasi pada dosis tinggi. Halaman 6 BAB 3 76 3.2.5. Directional ketergantungan Variasi dalam respon dosimeter dengan sudut insiden radiasi dikenal sebagai ketergantungan arah, atau sudut, dari dosimeter tersebut. Dosimeter biasanya menunjukkan ketergantungan arah, karena konstruksi mereka detail, ukuran fisik dan energi dari radiasi insiden. Directional ketergantungan adalah penting dalam aplikasi tertentu, misalnya dalam in vivo dosimetri saat menggunakan dosimeter semikonduktor. Dosimeter terapi umumnya digunakan dalam geometri yang sama seperti yang di mana mereka yang dikalibrasi. 3.2.6. Spasial resolusi dan ukuran fisik Karena dosis adalah jumlah titik, dosimeter harus memungkinkan determibangsa dosis dari volume yang sangat kecil (yaitu satu kebutuhan 'dosimeter titik' untuk mengkarakterisasi dosis pada suatu titik). he posisi titik mana dosis ditentukan (yaitu lokasi spasial) harus didefinisikan dengan baik di referensi sistem koordinat. Dosimeter Thermoluminescent (TLDs) datang dalam dimensi yang sangat kecil dan menggunakan mereka, untuk sebagian besar, mendekati titik pengukuran. Film dosimeter memiliki baik 2-D dan 3-D gel resolusi, di mana titik pengukuran hanya dibatasi oleh resolusi dari sistem evaluasi. Dosimeter kamar ionisasi jenis, bagaimanapun, adalah ukuran yang terbatas untuk memberikan sensitivitas yang diperlukan, meskipun tipe baru menunjukkan sebagian microchambers mengatasi masalah. 3.2.7.

Pembacaan kenyamanan Dosimeter membaca langsung (misalnya kamar ionisasi) umumnya lebih nyaman dari dosimeter pasif (yaitu mereka yang dibaca setelah jatuh tempo pengolahan berikut paparan, untuk TLDs contoh dan film). Sementara beberapa dosimeter secara inheren dari jenis mengintegrasikan (TLDs misalnya dan gel), lain-lain dapat mengukur dalam mode baik integral dan diferensial (kamar ionisasi). 3.2.8. Kenyamanan penggunaan Ruang ionisasi yang dapat digunakan kembali, dengan tidak ada perubahan atau sedikit sensitivitas dalam jangka hidup mereka. Dosimeter semikonduktor dapat digunakan kembali, tapi dengan hilangnya bertahap sensitivitas dalam jangka hidup mereka, namun, beberapa dosimeter yang tidak dapat digunakan kembali (misalnya film, gel dan alanin). Beberapa dosis dosimeter mengukur distribusi dalam eksposur tunggal (misalnya film dan gel) dan beberapa dosimeter yang Halaman 7 RADIASI dosimeter 77 cukup kasar (penanganan yaitu tidak akan mempengaruhi sensitivitas, untuk ionisasi misalnya kamar), sementara yang lain sensitif terhadap penanganan (misalnya TLDs). 3.3. Dosimetri Chamber SISTEM ionisasi 3.3.1. Chambers dan electrometers Ruang ionisasi yang digunakan dalam radioterapi dan radiologi diagnostik untuk penentuan dosis radiasi. Penentuan dosis dalam referensi kondisi iradiasi juga disebut kalibrasi balok (lihat Bab 9 untuk rincian). Ruang ionisasi datang dalam berbagai bentuk dan ukuran, tergantung pada persyaratan tertentu, tetapi umumnya mereka semua memiliki sifat sebagai berikut: Sebuah ruang ionisasi pada dasarnya adalah sebuah rongga diisi gas yang dikelilingi oleh konduktif luar dinding dan memiliki elektroda mengumpulkan sentral (lihat Gambar. 3.2). Dinding dan elektroda mengumpulkan dipisahkan dengan tinggi isolator kualitas untuk mengurangi kebocoran arus ketika tegangan polarisasi diterapkan ke kamar. Sebuah elektroda penjaga biasanya diberikan dalam ruang untuk lebih mengurangi ruang kebocoran. Menyadap elektroda menjaga kebocoran arus dan memungkinkan untuk mengalir ke tanah, melewati elektroda pengumpul. Hal ini juga menjamin keseragaman lapangan ditingkatkan dalam volume aktif atau sensitif dari ruang, dengan keuntungan yang dihasilkan dalam koleksi biaya. Pengukuran dengan kamar ionisasi udara terbuka memerlukan suhu

dan koreksi tekanan untuk memperhitungkan perubahan massa udara di ruang volume, yang berubah dengan suhu lingkungan dan tekanan. Luar elektroda Pusat elektroda Isolator Aluminium Grafit PTCFE Dural Gambar. 3.2. Dasar desain ruang jenis Petani ionisasi silindris. Halaman 8 BAB 3 78 Electrometers adalah alat untuk mengukur arus kecil, dari urutan 10 -9 Sebuah atau kurang. Sebuah elektrometer digunakan dalam hubungannya dengan ruang ionisasi adalah gain tinggi, umpan balik negatif, penguat operasional dengan resistor standar atau kapasitor standar di jalur umpan balik untuk mengukur arus ruang atau biaya yang dikumpulkan selama suatu interval waktu yang tetap, seperti yang ditunjukkan secara skematik pada Gambar. 3.3. 3.3.2. Silinder (tipe bidal) ruang ionisasi Ruang ionisasi paling populer silinder adalah 0,6 cm 3 ruang dirancang oleh Petani dan awalnya diproduksi oleh Baldwin, tetapi sekarang tersedia dari beberapa vendor, untuk kalibrasi dosimetri radioterapi balok di. Its volume ruang sensitif menyerupai bidal, dan karenanya jenis Petani ruang juga dikenal sebagai ruang bidal. Sebuah diagram skematik suatu Petani jenis bidal ruang ionisasi ditunjukkan pada Gambar. 3,2; ruang ionisasi berbasis sistem dosimetri dibahas dalam Bagian 9.2. Ruang silinder diproduksi oleh berbagai produsen, dengan aktif volume antara 0,1 dan 1 cm 3 . Mereka biasanya memiliki panjang internal yang tidak lebih besar dari 25 mm dan diameter internal tidak lebih besar dari 7 mm. Dinding materi adalah nomor atom Z rendah (yaitu jaringan atau udara setara), dengan ketebalan kurang dari 0,1 g / cm 2 . Sebuah ruang dilengkapi dengan topi penumpukan dengan ketebalan sekitar 0,5 g / cm 2

untuk kalibrasi gratis di udara dengan menggunakan 60 Radiasi co. Pembangunan ruang harus sebagai homogen mungkin, meskipun elektroda aluminium pusat sekitar 1 mm dengan diameter biasanya Saya + V = (saya Saya - T) / C f (Modus terintegrasi) V = Aku Saya R f (Modus rate) R f = Resistor umpan balik (Variabel bervariasi sensitivitas) C f = Umpan balik kapasitor (Variabel bervariasi sensitivitas) R f C f Gambar. 3.3. Elektrometer dalam mode umpan balik operasi. Halaman 9 RADIASI dosimeter 79 digunakan untuk memastikan ketergantungan energi datar. Pembangunan berbagai rincian ruang silinder yang tersedia secara komersial diberikan dalam IAEA Teknis Laporan Seri (TRS) 277 dan 398 TRS kode praktek. Penggunaan ruang silinder dalam dosimetri berkas elektron dan foton yang dibahas dalam Bab 9. 3.3.3. Pelat sejajar (pesawat-paralel) ruang ionisasi Sebuah ruang ionisasi pelat sejajar terdiri dari dua dinding pesawat, satu melayani sebagai jendela entri dan polarisasi elektroda dan yang lain sebagai kembali dinding dan mengumpulkan elektroda, serta sistem cincin penjaga. Dinding belakang

biasanya blok melakukan plastik atau bahan non-melakukan (biasanya Perspex atau polystyrene) dengan lapisan tipis dari grafit melakukan membentuk mengumpulkan elektroda dan sistem cincin penjaga di atas. Sebuah diagram skematik ruang ionisasi pelat sejajar ditunjukkan pada Gambar. 3.4. Ruang pelat sejajar dianjurkan untuk dosimetri elektron balok dengan energi di bawah 10 MeV. Hal ini juga digunakan untuk dosis permukaan dan kedalaman pengukuran dosis di wilayah penumpukan balok megavoltage foton. Dosis pengukuran di wilayah penumpukan balok foton dibahas dalam Bagian 6.13. Karakteristik yang tersedia secara komersial pelat paralelruang dan penggunaan ruang ini dalam dosimetri berkas elektron dijelaskan secara rinci dalam 381 TRS TRS dan 398 kode praktek. Beberapa pelat sejajar ruang memerlukan koreksi perturbasi signifikan fluence karena mereka disediakan dengan lebar penjaga memadai. 3.3.4. Brachytherapy ruang Sumber yang digunakan dalam brachytherapy udara rendah tingkat sumber Kerma yang membutuhkan kamar volume yang cukup (sekitar 250 cm 3 atau lebih) untuk sensitivitas yang memadai. Nah kamar jenis atau kembali peserta ruang secara ideal cocok untuk kalibrasi dan standarisasi sumber brachytherapy. Gambar 3.5 menunjukkan skema Diagram ruang mengetik dengan baik. Jenis kamar juga harus dirancang untuk mengakomodasi sumber-sumber khas ukuran dan bentuk yang digunakan klinis di brachytherapy dan biasanya dikalibrasi dalam hal tingkat referensi udara Kerma. 3.3.5. Ekstrapolasi ruang Ruang ekstrapolasi adalah pelat sejajar kamar dengan variabel sensitif volume. Mereka digunakan dalam pengukuran dosis permukaan dalam ortoHalaman 10 BAB 3 80 tegangan dan balok megavoltage X ray dan di dosimetri sinar b, dan rendah energi sinar X. Mereka juga dapat digunakan dalam dosimetri radiasi mutlak ketika langsung tertanam ke dalam hantu setara jaringan. Para perturbasi rongga untuk elektron dapat dihilangkan dengan membuat pengukuran sebagai fungsi dari rongga ketebalan dan kemudian ekstrapolasi ke nol ketebalan. Menggunakan ruangan ini, dengan gangguan rongga untuk pelat sejajar kamar ketebalan yang terbatas dapat diperkirakan. Schnitt A-B B g d

3 1 2 3 suatu Sebuah m Gambar. 3.4. Pelat sejajar ruang ionisasi. 1: elektroda polarisasi. 2: pengukuran elektroda. 3: cincin penjaga. a: tinggi (pemisahan elektroda) dari rongga udara. d: yang diameter elektroda polarisasi. m: diameter elektroda pengumpul. g: yang lebar cincin penjaga. Halaman 11 RADIASI dosimeter 81 3.4. FILM dosimetri 3.4.1. Film radiografi Film radiografi sinar X melakukan beberapa fungsi penting dalam radiologi diagnostik, radioterapi dan proteksi radiasi. Hal ini dapat berfungsi sebagai detektor radiasi, dosimeter yang relatif, sebuah perangkat tampilan dan arsip menengah. Terpajan sinar X Film terdiri dari dasar plastik tipis dengan radiasi yang sensitif emulsi (perak bromida (AgBr) disuspensikan dalam gelatin biji-bijian) dilapisi seragam pada satu atau kedua sisi dasar. Ionisasi butir AgBr, sebagai hasil dari interaksi radiasi, membentuk laten gambar dalam film tersebut. Gambar ini hanya menjadi terlihat (film menghitamkan) dan permanen untuk pengolahan selanjutnya. Transmisi cahaya adalah fungsi dari opacity film dan dapat diukur dalam hal kepadatan optik (OD) dengan perangkat yang disebut densitometer. OD didefinisikan sebagai OD = log 10 (Saya 0 / I) dan merupakan fungsi dari dosis. Saya 0 adalah intensitas cahaya awal dan I adalah intensitas ditransmisikan melalui film. Film memberikan yang sangat baik 2-D dan resolusi spasial, dalam eksposur tunggal, memberikan informasi tentang distribusi spasial radiasi dalam area of interest atau atenuasi radiasi oleh benda-benda intervensi. Pemegang sumber

Mengumpulkan elektroda Luar elektroda (HV) Isolator Untuk elektrometer Gambar. 3,5. Dasar desain ruang jenis brachytherapy dengan baik. Halaman 12 BAB 3 82 he kisaran dosis yang berguna film terbatas dan ketergantungan energi diucapkan untuk foton energi yang lebih rendah. Tanggapan dari film tergantung pada beberapa parameter, yang sulit untuk mengontrol. Konsisten pengolahan film adalah tantangan khusus dalam hal ini. Biasanya, film digunakan untuk dosimetri kualitatif, tetapi dengan tepat kalibrasi, dan analisis hati-hati menggunakan film juga dapat digunakan untuk dosis evaluasi. Berbagai jenis film yang tersedia untuk pekerjaan radioterapi (misalnya langsung paparan non-layar film untuk verifikasi lapangan ukuran, layar fosfor film digunakan dengan simulator dan film layar logam digunakan dalam portal pencitraan). Film terpajan akan menunjukkan latar belakang OD disebut kepadatan kabut (OD f ). Kepadatan akibat paparan radiasi, yang disebut OD bersih, dapat diperoleh dari kepadatan diukur dengan mengurangkan kepadatan kabut. Pembaca OD termasuk densitometer film, densitometer laser dan Film scanner otomatis. Prinsip operasi dari sebuah film sederhana densitometer ditunjukkan pada Gambar. 3,6. Idealnya, hubungan antara dosis dan OD harus linear, tapi hal ini tidak selalu terjadi. Beberapa emulsi adalah linear, beberapa linear atas rentang dosis terbatas dan lain-lain adalah non-linier. Dosis versus kurva OD, dikenal sebagai kurva sensitometric (juga dikenal sebagai karakteristik atau H & D kurva, untuk menghormati Hurter dan Driffield, yang pertama kali menyelidiki hubungan) karena itu harus ditetapkan untuk setiap film sebelum menggunakannya untuk dosimetri bekerja. Sebuah kurva H & D khas untuk film radiografi ditunjukkan pada Gambar. 3,7. Ini memiliki empat daerah: (1) kabut, pada eksposur rendah atau nol; (2) kaki, (3) bagian linier pada 2.99 _ +

Rasio log penguat Film Saya 0 Saya sig (3 digit DPM) OD = log 10 (Saya 0 / Saya sig ) Gambar. 3,6. Dasar Film densitometer. Halaman 13 RADIASI dosimeter 83 antara eksposur, dan (4) bahu dan kejenuhan pada eksposur tinggi. Para bagian linier disebut sebagai pengukuran kondisi optimal, jari kaki adalah wilayah underexposure dan bahu adalah wilayah overexposure. Parameter penting dari respon film untuk radiasi gamma, lintang dan kecepatan: Kemiringan dari bagian garis lurus dari kurva H & D disebut gamma film. Pemaparan harus dipilih untuk membuat semua bagian dari kebohongan radiografi pada bagian linier dari kurva H & D, untuk memastikan kontras sama untuk semua BPO. Lintang didefinisikan sebagai kisaran eksposur di mana BPO akan terletak pada daerah linier. Kecepatan film ditentukan dengan memberikan paparan yang dibutuhkan untuk menghasilkan OD 1,0 lebih besar dari OD kabut. Aplikasi yang umum dari film radiografi dalam radioterapi bersifat kualitatif dan kuantitatif pengukuran, termasuk dosimetri berkas elektron, kualitas kontrol mesin radioterapi (misalnya kesesuaian bidang cahaya dan radiasi dan penentuan posisi sumbu kolimator, disebut bintang 1 10 100 1000 0

1 2 3 4 (1) Kabut (2) Toe (3) Linear bagian (4) Bahu OD Paparan (unit sewenang-wenang) Gambar. 3,7. Khas sensitometric (karakteristik H & D) kurva untuk film radiografi. Halaman 14 BAB 3 84 test), verifikasi teknik pengobatan di berbagai hantu dan portal pencitraan. 3.4.2. Radiochromic Film Film Radiochromic adalah jenis baru dari film dalam dosimetri radioterapi. Para paling sering digunakan adalah film GafChromic. Ini adalah sebuah film berwarna dengan hampir jaringan setara komposisi (9.0% hidrogen, karbon 60,6%, nitrogen 11,2% dan 19,2% oksigen) yang mengembangkan warna biru setelah terpapar radiasi. Film Radiochromic mengandung pewarna khusus yang dipolimerisasi pada paparan radiasi. Polimer menyerap cahaya, dan transmisi cahaya melalui film dapat diukur dengan densitometer yang cocok. Radiochromic film mengembangkan diri, tidak memerlukan pengembang atau fixer. Sejak radio Film ini grainless kromat, ia memiliki resolusi sangat tinggi dan dapat digunakan dalam high gradien dosis wilayah untuk dosimetri (misalnya pengukuran distribusi dosis dalam stereotactic bidang dan di sekitar sumber brachytherapy). Dosimetri dengan film radiochromic memiliki beberapa keuntungan melalui radiografis film, seperti kemudahan penggunaan, penghapusan kebutuhan untuk kamar gelap fasilitas kaset film, atau pemrosesan film, dosis tingkat kemandirian; yang lebih baik karakteristik energi (kecuali untuk sinar X energi rendah 25 kV atau kurang), dan ketidakpekaan terhadap kondisi sekitar (meskipun kelembaban berlebihan harus dihindari). Radiochromic film umumnya kurang sensitif dibandingkan radiografi film dan berguna pada dosis yang lebih tinggi, meskipun respon dosis non-linearitas harus diperbaiki untuk di wilayah dosis atas. Film Radiochromic adalah dosimeter relatif. Jika perawatan yang tepat diambil dengan kalibrasi dan kondisi lingkungan, presisi lebih baik dari 3% dicapai. Data tentang berbagai karakteristik film radiochromic (sensitivitas misalnya,

linearitas, keseragaman, reproduktifitas dan pasca-iradiasi stabilitas) yang tersedia dalam literatur. 3,5. Luminescence dosimetri Beberapa bahan, pada saat penyerapan radiasi, mempertahankan bagian dari diserap energi di negara metastabil. Ketika energi ini kemudian dirilis dalam bentuk sinar ultraviolet, tampak atau inframerah, fenomena ini disebut Luminescence. Dua jenis luminescence, fluoresensi dan pendar, yang dikenal, yang tergantung pada waktu tunda antara stimulasi dan emisi cahaya. Fluoresensi terjadi dengan penundaan waktu antara 10 -10 dan 10 -8 s; Halaman 15 RADIASI dosimeter 85 pendar terjadi dengan waktu tunda melebihi 10 -8 s. Proses pendar dapat dipercepat dengan eksitasi yang cocok dalam bentuk panas atau cahaya. Jika agen yang menarik adalah panas, fenomena ini dikenal sebagai thermoluminescence dan material disebut bahan thermoluminescent, atau TLD bila digunakan untuk tujuan dosimetri. Jika agen yang menarik adalah cahaya, fenomena ini disebut sebagai optik dirangsang pendaran (OSL). Sebagaimana dibahas dalam Bagian 1.4, sekunder sangat energik biaya partikel, biasanya elektron, yang diproduksi dalam interaksi utama foton dengan materi terutama bertanggung jawab untuk deposisi energi foton dalam materi. Dalam kristal padat ini partikel bermuatan sekunder rilis banyak energi elektron bebas dan lubang rendah melalui ionizations dari atom dan ion. Elektron bebas dan lubang sehingga dihasilkan juga akan bergabung kembali atau menjadi terjebak dalam perangkap elektron atau lubang, masing-masing, di suatu tempat di kristal. Perangkap dapat intrinsik atau dapat diperkenalkan dalam kristal dalam bentuk ketidaksempurnaan kisi yang terdiri dari kekosongan atau kotoran. Dua jenis perangkap yang dikenal secara umum: perangkap penyimpanan dan pusat-pusat rekombinasi. Sebuah perangkap perangkap hanya penyimpanan pembawa muatan bebas dan melepaskan mereka selama pemanasan (a) berikutnya, sehingga dalam proses thermoluminescence,

atau (b) iradiasi dengan cahaya, sehingga dalam proses OSL. Sebuah pembawa muatan dibebaskan dari perangkap penyimpanan dapat bergabung kembali dengan terjebak pembawa muatan dengan tanda berlawanan di sebuah pusat rekombinasi (Pusat luminescence). Energi rekombinasi setidaknya sebagian dipancarkan dalam bentuk ultraviolet, cahaya tampak atau inframerah yang dapat diukur dengan dioda atau tabung photomultiplier (PMTS). 3.5.1. Thermoluminescence Thermoluminescence secara termal diaktifkan pendar, itu adalah paling spektakuler dan dikenal luas dari sejumlah radiasi pengion yang berbeda diinduksi fenomena termal diaktifkan. Aplikasi praktis yang berkisar dari gerabah arkeologi dating ke dosimetri radiasi. Pada tahun 1968 Cameron, Suntharalingam dan Kenney menerbitkan sebuah buku tentang thermoluminescence ini proses yang masih dianggap sebuah risalah yang sangat baik pada aspek praktis dari fenomena thermoluminescence. Sebuah model fenomenologis yang berguna mekanisme thermoluminescence disediakan dalam hal model band untuk Halaman 16 BAB 3 86 padatan. Perangkap penyimpanan dan pusat-pusat rekombinasi, ketik masing-masing ditandai dengan energi aktivasi (kedalaman perangkap) yang tergantung pada kristal padat dan sifat dari jebakan, terletak di celah energi antara pita valensi dan pita konduksi. Menyatakan tepat di bawah pita konduksi mewakili perangkap elektron, negara-negara tepat di atas pita valensi adalah perangkap lubang. Para tingkat perangkap yang kosong sebelum iradiasi (yaitu lubang perangkap mengandung perangkap elektron dan elektron tidak). Selama iradiasi partikel bermuatan sekunder mengangkat elektron ke konduksi band baik dari pita valensi (meninggalkan lubang gratis di pita valensi) atau dari jebakan lubang kosong (mengisi lubang perangkap). Sistem ini dapat mendekati kesetimbangan termal melalui beberapa cara: Gratis pembawa muatan bergabung kembali dengan energi rekombinasi dikonversi menjadi panas; Sebuah pembawa muatan bebas recombines dengan pembawa muatan dengan tanda berlawanan terjebak di pusat luminescence, energi rekombinasi yang dipancarkan sebagai fluoresensi optik; Pembawa muatan bebas menjadi terjebak di perangkap penyimpanan, dan acara ini yang kemudian bertanggung jawab untuk fosfor atau thermoluminescence dan

OSL proses. 3.5.2. Thermoluminescent sistem dosimeter TLDs yang paling umum digunakan dalam aplikasi medis yang LiF: Mg, Ti, LiF: Mg, Cu, P dan Li 2 B 4 O 7 : Mn, karena mereka jaringan kesetaraan. Lainnya TLDs, digunakan karena sensitivitas tinggi mereka, CaSO 4 : Dy, Al 2 O 3 : C dan CAF 2 : Mn. TLD yang tersedia dalam berbagai bentuk (misalnya bubuk, keripik, batang dan pita). Sebelum mereka digunakan, TLDs harus anil untuk menghapus sisa sinyal. Mapan dan siklus anil direproduksi, termasuk pemanasan dan pendinginan tingkat, harus digunakan. Sebuah sistem TLD dasar terdiri dari planchet pembaca untuk menempatkan dan pemanasan TLD, sebuah PMT untuk mendeteksi emisi cahaya thermoluminescence dan mengkonversi menjadi sinyal listrik linear sebanding dengan fluence foton terdeteksi dan elektrometer untuk merekam sinyal PMT sebagai muatan atau arus. Sebuah skematik diagram dasar dari pembaca TLD ditunjukkan pada Gambar. 3,8. Halaman 17 RADIASI dosimeter 87 Intensitas Emisi thermoluminescence adalah fungsi dari TLD temperatur T. Menjaga kecepatan pemanasan suhu konstan membuat T sebanding dengan waktu t, sehingga intensitas dapat thermoluminescence diplot sebagai fungsi dari t jika output perekam tersedia dengan TLD mengukur sistem. Kurva yang dihasilkan disebut kurva cahaya TLD. Dalam umum, jika cahaya yang dipancarkan diplot terhadap suhu kristal satu

memperoleh suatu termogram thermoluminescence (Gambar 3.9). Puncak dalam kurva cahaya mungkin berkorelasi dengan kedalaman perangkap bertanggung jawab untuk emisi thermoluminescence. Puncak dosimetrik utama dari LiF: Mg, Ti kurva cahaya antara 180 C dan 260 C digunakan untuk dosimetri. Suhu puncak cukup tinggi sehingga tidak akan terpengaruh oleh suhu kamar dan masih cukup rendah sehingga tidak mengganggu dengan emisi benda hitam dari planchet pemanas. Sinyal yang dipancarkan thermoluminescence Total (yaitu daerah di bawah porsi yang sesuai dari kurva cahaya) dapat dikorelasikan dengan dosis melalui kalibrasi yang tepat. Reproduktifitas baik siklus pemanasan selama pembacaan adalah penting untuk dosimetri akurat. Sinyal penurunan thermoluminescence waktu setelah iradiasi karena emisi spontan cahaya pada suhu kamar. Proses ini disebut memudar. Biasanya, untuk LiF: Mg, Ti, memudar dari puncak dosimetrik tidak melebihi beberapa persen dalam beberapa bulan setelah iradiasi. Respon dosis thermoluminescence adalah linear atas berbagai dosis yang digunakan dalam radioterapi, meskipun peningkatan dalam dosis yang lebih tinggi wilayah, menunjukkan perilaku supralinear sebelum jenuh pada lebih tinggi dosis. Elektrometer Thermoluminescence biaya HV PMT TLD Pemanas Gambar. 3,8. TLD pembaca. Halaman 18 BAB 3 88 TLDs harus dikalibrasi sebelum digunakan (sehingga mereka berfungsi sebagai relatif dosimeter). Untuk memperoleh dosis yang diserap dari thermoluminescence membaca beberapa faktor koreksi harus diterapkan, seperti mereka untuk energi, memudar dan respon dosis non-linearitas. Aplikasi yang umum dari TLD dalam radioterapi adalah: dalam dosimetri in vivo pada pasien (baik sebagai prosedur rutin jaminan kualitas atau untuk dosis

pemantauan dalam kasus khusus, misalnya geometri rumit, dosis untuk kritis organ, tubuh iradiasi Total (TBI), brachytherapy); verifikasi teknik pengobatan di berbagai hantu (misalnya antropomorfik hantu); dosimetri audit (seperti Kesehatan Dunia IAEA-organisasilisasi (WHO) TLD pos program audit dosis), dan perbandingan antara rumah sakit. 3.5.3. Optik dirangsang pendaran sistem OSL didasarkan pada prinsip serupa dengan thermoluminescence dosimetri. Alih-alih panas, cahaya (dari laser) digunakan untuk melepaskan terjebak energi dalam bentuk pendaran. OSL adalah sebuah teknik baru menawarkan 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1 jam 4d 20 d Normalisasi thermolume s cence s ignal Suhu (C) Waktu setelah iradiasi Gambar. 3,9. Sebuah termogram khas (kurva cahaya) dari LiF: Mg, Ti diukur dengan pembaca TLD pada tingkat pemanasan rendah. Halaman 19 RADIASI dosimeter 89 potensial dalam dosimetri vivo pada radioterapi. Dosis terintegrasi diukur selama iradiasi dapat dievaluasi dengan menggunakan OSL langsung sesudahnya. Serat optik optik dirangsang dosimeter thermoluminescent

terdiri dari mm (kecil 1 3 ) Chip doped karbon aluminium oksida (Al 2 O 3 : C) ditambah dengan panjang serat optik, laser, splitter balok dan kolimator, sebuah PMT, elektronik dan perangkat lunak. Untuk menghasilkan OSL, chip sangat tertarik dengan laser cahaya melalui serat optik, dan pendaran yang dihasilkan (biru muda) adalah dibawa kembali dalam serat yang sama, tercermin melalui 90 oleh beam splitter dan diukur dalam PMT. Para dosimeter serat optik pameran sensitivitas tinggi atas berbagai tingkat dosis dan dosis yang digunakan dalam radioterapi. Respon OSL umumnya linier dan independen energi serta laju dosis, meskipun sudut respon membutuhkan koreksi. Berbagai percobaan set-up ada, seperti berdenyut OSL atau OSL digunakan dalam hubungannya dengan radioluminescence. Radioluminescence dipancarkan segera pada saat iradiasi dosimeter dan menyediakan informasi mengenai laju dosis selama iradiasi, sedangkan OSL memberikan dosis terintegrasi setelahnya. Ini teknik, meskipun belum digunakan secara rutin dalam radioterapi, mungkin membuktikan menjadi valuable tool for in vivo dosimetry in the future. 3,6. SEMICONDUCTOR DOSIMETRY 3.6.1. Silicon diode dosimetry systems A silicon diode dosimeter is apn junction diode. The diodes are produced by taking n type or p type silicon and counter-doping the surface to produce the opposite type material. These diodes are referred to as nSi or p Si dosimeters, depending upon the base material. Both types of diode are commercially available, but only the pSi type is suitable for radiotherapy dosimetry, since it is less affected by radiation damage and has a much smaller dark current. Radiation produces electronhole (eh) pairs in the body of the dosimeter, including the depletion layer. The charges (minority charge carriers) produced in the body of the dosimeter, within the diffusion length, diffuse into the depleted region. They are swept across the depletion region under the action of the electric field due to the intrinsic potential. In this way a current is generated in the reverse direction in the diode. Halaman 20 BAB 3 90 Diodes are used in the short circuit mode, since this mode exhibits a

linear relationship between the measured charge and dose. Mereka adalah usually operated without an external bias to reduce leakage current. Diodes are more sensitive and smaller in size than typical ionization ruang. They are relative dosimeters and should not be used for beam calibration, since their sensitivity changes with repeated use due to radiation damage. Diodes are particularly useful for measurement in phantoms, for example of small fields used in stereotactic radiosurgery or high dose gradient areas such as the penumbra region. They are also often used for measurements of depth doses in electron beams. For use with beam scanning devices in water phantoms, they are packaged in a waterproof encapsulation. When used in electron beam depth dose measurements, diodes measure directly the dose distribution (in contrast to the ionization measured by ionization chambers). Diodes are widely used in routine in vivo dosimetry on patients or for bladder or rectum dose measurements. Diodes for in vivo dosimetry are provided with buildup encapsulation and hence must be appropriately chosen, depending on the type and quality of the clinical beams. Para encapsulation also protects the fragile diode from physical damage. Diodes need to be calibrated when they are used for in vivo dosimetry, and several correction factors have to be applied for dose calculation. Para sensitivity of diodes depends on their radiation history, and hence the calibration has to be repeated periodically. Diodes show a variation in dose response with temperature (this is particularly important for long radiotherapy treatments), dependence of signal on the dose rate (care should be taken for different source to skin distances), angular (directional) dependence and energy dependence even for small variations in the spectral composition of radiation beams (important for the measurement of entrance and exit doses). 3.6.2. MOSFET dosimetry systems A metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a miniature silicon transistor, possesses excellent spatial resolution and offers very little attenuation of the beam due to its small size, which is particularly useful for in vivo dosimetry. MOSFET dosimeters are based on the measurement of the threshold voltage, which is a linear function of absorbed dosis. Ionizing radiation penetrating the oxide generates charge that is permanently trapped, thus causing a change in threshold voltage. Para integrated dose may be measured during or after irradiation. MOSFET Halaman 21

RADIATION DOSIMETERS 91 require a connection to a bias voltage during irradiation. They have a limited umur. A single MOSFET dosimeter can cover the full energy range of photons and electrons, although the energy response should be examined, since it varies with radiation quality. For megavoltage beams, however, MOSFETs do not require energy correction, and a single calibration factor can be used. MOSFETs exhibit small axial anisotropy (2% for 360) and do not require dose rate corrections. Similarly to diodes, single MOSFETs exhibit a temperature dependence, but this effect has been overcome by specially designed double detector MOSFET systems. In general, they show non-linearity of response with the total absorbed dose; however, during their specified lifespan, MOSFETs retain adequate linearity. MOSFETs are also sensitive to changes in the bias voltage during irradiation (it must be stable), and their response drifts slightly after the irradiation (the reading must be taken in a specified time after exposure). MOSFETs have been in use for the past few years in a variety of radiotherapy applications for in vivo and phantom dose measurements, including routine patient dose verification, brachytherapy, TBI, intensity modulated radiotherapy (IMRT), intraoperative radiotherapy and radiooperasi. They are used with or without additional buildup, depending on aplikasi. 3,7. OTHER DOSIMETRY SYSTEMS 3.7.1. Alanine/electron paramagnetic resonance dosimetry system Alanine, one of the amino acids, pressed in the form of rods or pellets with an inert binding material, is typically used for high dose dosimetry. Para dosimeter can be used at a level of about 10 Gy or more with sufficient precision for radiotherapy dosimetry. The radiation interaction results in the formation of alanine radicals, the concentration of which can be measured using an electron paramagnetic resonance (known also as electron spin resonance) spectrometer. The intensity is measured as the peak to peak height of the central line in the spectrum. The readout is non-destructive. Alanine is tissue equivalent and requires no energy correction within the quality range of typical therapeutic beams. It exhibits very little fading for Halaman 22 BAB 3

92 many months after irradiation. The response depends on environmental conditions during irradiation (temperature) and storage (humidity). At present, alanine's potential application for radiotherapy is in dosimetry comparisons among hospitals. 3.7.2. Plastic scintillator dosimetry system Plastic scintillators are a relatively new development in radiotherapy dosimetry. The light generated in the scintillator during its irradiation is carried away by an optical fibre to a PMT located outside the irradiation room. Sebuah typical set-up requires two sets of optical fibres, which are coupled to two different PMTs, allowing subtraction of the background Cerenkov radiation from the measured signal. The response of the scintillation dosimeter is linear in the dose range of therapeutic interest. Plastic scintillators are almost water equivalent in terms of electron density and atomic composition. Typically, they match the water mass stopping power and mass energy absorption coefficient to within 2% for the range of beam energies in clinical use, including the kilovoltage region. Scintillators are nearly energy independent and can thus be used directly for relative dose pengukuran. Plastic scintillation dosimeters can be made very small (about 1 mm 3 atau less) and yet give adequate sensitivity for clinical dosimetry. Oleh karena itu mereka can be used in cases where high spatial resolution is required (eg high dose gradient regions, buildup regions, interface regions, small field dosimetry and doses very close to brachytherapy sources). Due to flat energy dependence and small size, plastic scintillators are ideal dosimeters for brachytherapy applications. Dosimetry based on plastic scintillators is characterized by good reproducibility and long term stability. Scintillators suffer no significant radiation damage (up to about 10 kGy), although the light yield should be monitored when used clinically. Plastic scintillators are independent of dose rate and can be used from 10 mGy/min (ophthalmic plaque dosimetry) to about 10 Gy/min (external beam dosimetry). They have no significant directional dependence and need no ambient temperature or pressure corrections. 3.7.3. Diamond dosimeters Diamonds change their resistance upon radiation exposure. Ketika applying a bias voltage, the resulting current is proportional to the dose rate of

Halaman 23 RADIATION DOSIMETERS 93 radiation. Commercially available diamond dosimeters are designed to measure relative dose distributions in high energy photon and electron beams. The dosimeter is based on a natural diamond crystal sealed in a polystyrene housing with a bias applied through thin golden contacts. Diamonds have a small sensitive volume, of the order of a few cubic millimetres, which allows the measurement of dose distributions with an excellent spatial resolution. Diamond dosimeters are tissue equivalent and require nearly no energy koreksi. Owing to their flat energy response, small physical size and negligible directional dependence, diamonds are well suited for use in high dose gradient regions, for example for stereotactic radiosurgery. In order to stabilize their dose response, diamonds should be irradiated prior to each use to reduce the polarization effect. They exhibit some dependence of the signal on the dose rate, which has to be corrected for when measuring a given physical quality (eg depth dose). Also, they have an insignificant temperature dependence, of the order of 0.1%/C or less. High sensitivity and resistance to radiation damage are other important features of diamond dosimeters. They are waterproof and can be used for measurements in a water phantom. 3.7.4. Gel dosimetry systems Gel dosimetry systems are the only true 3-D dosimeters suitable for relative dose measurements. The dosimeter is at the same time a phantom that can measure absorbed dose distribution in a full 3-D geometry. Gels are nearly tissue equivalent and can be moulded to any desired shape or form. Gel dosimetry can be divided into two types: Fricke gels based on the well established Fricke dosimetry; Polymer gels. In Fricke gels, Fe 2+ ions in ferrous sulphate solutions are dispersed throughout gelatin, agarose or PVA matrix. Radiation induced changes are either due to direct absorption of radiation or via intermediate water free radikal. Upon radiation exposure, ferrous ions Fe 2+ are converted into ferric ions Fe

3+ with a corresponding change in paramagnetic properties that may be measured using nuclear magnetic resonance (NMR) relaxation rates or optical teknik. A 3-D image of the dose distribution is created. A major limitation of Fricke gel systems is the continual post-irradiation diffusion of ions, resulting in a blurred dose distribution. Halaman 24 BAB 3 94 In polymer gel, monomers such as acrylamid are dispersed in a gelatin or agarose matrix. Upon radiation exposure, monomers undergo a polymerization reaction, resulting in a 3-D polymer gel matrix that is a function of absorbed dose that can be evaluated using NMR, X ray computed tomography (CT), optical tomography, vibrational spectroscopy or ultrasound. A number of polymer gel formulations are available, including polyacrylamide gels, generally referred to as PAG gels (eg BANG gel), and the new normoxic gels (eg MAGIC gel); the latter are not sensitive to the presence of atmospheric oxygen. There is a semilinear relationship between the NMR relaxation rate and the absorbed dose at a point in the gel dosimeter. Hence, by mapping the relaxation rates using an NMR scanner, the dose map can be derived by computation and by proper calibration. Due to the large proportion of water, polymer gels are nearly water equivalent and no energy corrections are required for photon and electron beams used in radiotherapy. No significant dose rate effects in polymer gels have been observed using NMR evaluation, although dose response depends on the temperature at which the dosimeter is evaluated. The strength of the magnetic field during evaluation may also influence the dose response. Perawatan harus taken of post-irradiation effects such as continual polymerization, gelation and strengthening of the gel matrix, which may lead to image distorsi. Gel dosimetry is a highly promising relative dosimetry technique that may prove particularly useful for dose verification in complex clinical situations (eg IMRT), in anatomically shaped phantoms, and for evaluation of doses in brachytherapy, including cardiovascular brachyterapi. 3,8. PRIMARY STANDARDS Primary standards are instruments of the highest metrological quality that permit determination of the unit of a quantity from its definition, the

accuracy of which has been verified by comparison with standards of other institutions of the same level. Primary standards are realized by the primary standards dosimetry laboratories (PSDLs) in about 20 countries worldwide. Regular international comparisons between the PSDLs, and with the Bureau international des poids et mesures (BIPM), ensure international consistency of the dosimetry standards. Halaman 25 RADIATION DOSIMETERS 95 Ionization chambers used in hospitals for calibration of radiotherapy beams must have a calibration traceable (directly or indirectly) to a primary standar. Primary standards are not used for routine calibrations, since they represent the unit for the quantity at all times. Instead, the PSDLs calibrate secondary standard dosimeters for secondary standards dosimetry laboratories (SSDLs) that in turn are used for calibrating the reference instruments of users, such as therapy level ionization chambers used in hospitals. 3.8.1. Primary standard for air kerma in air Free-air ionization chambers are the primary standard for air kerma in air for superficial and orthovoltage X rays (up to 300 kV); they cannot function as a primary standard for 60 Co beams, since the air column surrounding the sensitive volume (for establishing the electronic equilibrium condition in air) would become very long. This would make the chamber very bulky and the various required corrections and their uncertainties would become bermasalah. Pada 60 Co energy, graphite cavity ionization chambers with an accurately known chamber volume are used as the primary standard. The use of the graphite cavity chamber is based on the BraggGray cavity teori. 3.8.2. Primary standards for absorbed dose to water The standards for absorbed dose to water enable therapy level ionization chambers to be calibrated directly in terms of absorbed dose to water instead of air kerma in air. This simplifies the dose determination procedure at the hospital level and improves the accuracy compared with the air kerma based formalism. Standards for absorbed dose to water calibration are now available untuk 60 Co beams in several PSDLs, some of which have extended their

calibration services to high energy photon and electron beams from accelerators. Ideally, the primary standard for absorbed dose to water should be a water calorimeter that would be an integral part of a water phantom and would measure the dose under reference conditions. However, difficulties in the establishment of this standard have led to the development of a primary standard of absorbed dose in various different ways. At present there are three basic methods used for the determination of absorbed dose to water at the primary standard level: (1) the ionometric method; (2) the total absorption method based on chemical dosimetry; and Halaman 26 BAB 3 96 (3) calorimetry. The three methods are discussed below and in more detail in Bab 9. 3.8.3. Ionometric standard for absorbed dose to water A graphite cavity ionization chamber with an accurately known active volume, constructed as a close approximation to a BraggGray cavity, is used in a water phantom at a reference depth. Absorbed dose to water at the reference point is derived from the cavity theory using the mean specific energy imparted to the air in the cavity and the restricted stopping power ratio of the wall material to the cavity gas. The BIPM maintains an ionometric standard of absorbed dose to water. 3.8.4. Chemical dosimetry standard for absorbed dose to water In chemical dosimetry systems the dose is determined by measuring the chemical change produced in the medium (the sensitive volume of the dosimeter) using a suitable measuring system. The most widely used chemical dosimetry standard is the Fricke dosimeter. The Fricke solution has the following composition: 1mM FeSO 4 atau Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 + 0.8NH

2 SO 4 air saturated + 1mM NaCl. Irradiation of a Fricke solution oxidizes ferrous ions Fe 2+ into ferric ions Fe 3+ ; the latter exhibit a strong absorption peak at l = 304 nm, whereas ferrous ions do not show any absorption at this wavelength. Radiation induced ferric ion concentration can be determined using spectrophotometry, which measures the absorbance (in OD units) of the solution. The Fricke dosimeter response is expressed in terms of its sensitivity, known as the radiation chemical yield, G value, and defined as the number of moles of ferric ions produced per joule of the energy absorbed in the solution. The chemical dosimetry standard is realized by the calibration of a transfer dosimeter in a total absorption experiment and the subsequent application of the transfer dosimeter in a water phantom, in reference kondisi. The response of the Fricke solution is determined first using the total absorption of an electron beam. An accurate determination of the energy response of the transfer instrument is necessary (ie knowing the electron energy, the beam current and the absorbing mass accurately, the total absorbed energy can be determined and related to the change in Halaman 27 RADIATION DOSIMETERS 97 absorbance of the Fricke solution). Next, the absorbed dose to water at the reference point in a water phantom is obtained using the Fricke dosimeter as the transfer dosimeter. 3.8.5. Calorimetric standard for absorbed dose to water Calorimetry is the most fundamental method of realizing the primary standard for absorbed dose, since temperature rise is the most direct consequence of energy absorption in a medium. Graphite is in general an ideal material for calorimetry, since it is of low atomic number Z and all the absorbed energy reappears as heat, without any loss of heat in other mechanisms (such as the heat defect). The graphite calorimeter is used by several PSDLs to

determine the absorbed dose to graphite in a graphite phantom. Para conversion to absorbed dose to water at the reference point in a water phantom may be performed by an application of the photon fluence scaling theorem or by measurements based on cavity ionization theory. Graphite calorimeters are electrically calibrated by depositing a known amount of electrical energy into the core. Water calorimeters offer a more direct determination of the absorbed dose to water at the reference point in a water phantom. The absorbed dose to water is derived from the measured temperature rise at a point in water, relying on an accurate knowledge of the specific heat capacity. Tidak ada scaling laws are required, as in the case of graphite calorimetry; however, there are corrections that need to be introduced to compensate for technical complications related to a heat defect due to water radiolysis and heat transport. Water calorimeters are calibrated through the calibration of their thermistors in terms of the absolute temperature difference rather than through energy deposition, as is the case for graphite calorimeters. 3,9. SUMMARY OF SOME COMMONLY USED DOSIMETRIC SISTEM Radiation dosimeters and dosimetry systems come in many shapes and forms, and they rely on numerous physical effects for storage and readout of the dosimetric signal. The four most commonly used radiation dosimeters are: Ionization chambers; Radiographic films; Halaman 28 BAB 3 98 TLD; Dioda. The strengths and weaknesses of these four dosimeters are summarized in Tabel 3.1. TABLE 3.1. MAIN ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF THE FOUR COMMONLY USED DOSIMETRIC SYSTEMS Advantage Disadvantage Ionisasi ruang Accurate and precise

Recommended for beam kalibrasi Necessary corrections well dipahami Instant readout Connecting cables required High voltage supply required Many corrections required for high energy beam dosimetry Film 2-D spatial resolution Very thin: does not perturb the beam Darkroom and processing facilities required Processing difficult to control Variation between films and batches Needs proper calibration against ionization chamber measurements Energy dependence problems Cannot be used for beam calibration TLD Small in size: point dose measurements possible Many TLDs can be exposed in a single exposure Available in various forms Some are reasonably tissue setara Not expensive Signal erased during readout Easy to lose reading No instant readout Accurate results require care Readout and calibration time mengkonsumsi Not recommended for beam kalibrasi Diode Ukuran Kecil Sensitivitas tinggi Instant readout No external bias voltage Simple instrumentation Requires connecting cables Variability of calibration with

suhu Change in sensitivity with accumulated dose Special care needed to ensure constancy of response Cannot be used for beam calibration Halaman 29 RADIATION DOSIMETERS 99 BIBLIOGRAPHY ATTIX, FH, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, Wiley, New York (1986). CAMERON, JR, SUNTHARALINGAM, N., KENNEY, GK, Thermoluminescent Dosimetry , University of Wisconsin Press, Madison, WI (1968). HORTON, J., Handbook of Radiation Therapy Physics, Prentice Hall, New York (1987). INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beams, Technical Reports Series No. 277, IAEA, Vienna (1987). Calibration of Dosimeters Used in Radiotherapy, Technical Reports Series No. 374, IAEA, Vienna (1994). The Use of Plane Parallel Ionization Chambers in High Energy Electron and Photon Beams, Technical Reports Series No. 381, IAEA, Vienna (1997). Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy, Technical Reports Series No. 398, IAEA, Vienna (2000). INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, Guide to Expression of Uncertainty in Measurement, ISO, Geneva (1992). KHAN, FM, The Physics of Radiation Therapy, Lippincott, Williams and Wilkins, Baltimore, MD (2003). KLEVENHAGEN, SC, Physics and Dosimetry of Therapy Electron Beams, Medical Physics Publishing, Madison, WI (1993). VAN DYK, J. (Ed.), Modern Technology of Radiation Oncology: A Compendium for Medical Physicists and Radiation Oncologists, Medical Physics Publishing, Madison, WI (1999).