Transcript Størrelser og enheter i dosimetri

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 chargedparticle field.”
Kavitetsteori
Bragg-Gray teori
Medium 1
Medium 2
Medium 1
Dmed.1
Dmed.2 =
Smed.1
med.1
S
Smed.2 = med.2
Dmed.
Q/m*(W/e) med
=
Kavitetsteori
Spencer kavitetsteori:
• Eksperimenter utført på 50-tallet viste at BG 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
d* Smed.1
+(1-d)
(m
/r)
=
*
en
med.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.