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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
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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.
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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
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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:
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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)
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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”
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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
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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
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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)
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Fondamenti di Dosimetria
Dipendenza dall’energia
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Fondamenti di Dosimetria
E
25.1air
g
25.1
E
en
en
XrXr
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Fondamenti di Dosimetria
E
25.1water
en
g
en
25.1water
Ewater
Dr
Dr
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Fondamenti di Dosimetria
Modifica della dipendenza dall’energia
Effetto fotoelettrico causa una sovrarisposta
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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