Erprobung eines Dosisleistungsmesssystems im gepulsten Strahlungsfeld einer medizinischen Bestrahlungsanlage

Das Thema dieser Bachelorarbeit ist die Weiterentwicklung und Prüfung zweier vom Institut für Kern‐ und Teilchenphysik der Technischen Universität Dresden entwickelter Prototypen eines Ortsdosisleistungsmessgeräts. In dieser Arbeit wurden Daten einer vorangeganen Kalibriermessung ausgewertet, das Verhalten von Messunsicherheiten im Umgang mit kontinuierlichen radioakiven Quellen untersucht und die Geräte unter realen Bedingungen einer medizinischen Bestrahlungsanlage erprobt. Die Analyse der Messdaten konnte zur Identifizierung verschiedener Probleme genutzt werden. Diese wurden, soweit möglich, in der Auswertungssoftware behoben bzw. durch weitere Experimente genauer untersucht.:1 Einleitung 6 2 Theoretischer Hintergrund 8 2.1 Radioaktivität 8 2.1.1 Zerfallsarten 8 2.1.2 Zerfallsgesetz und Poissonverteilung 9 2.1.3 Quellen natürlicher radioaktiver Strahlung 10 2.2 Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materie 11 2.2.1 Kohärente Streuung in der Atomhülle (Rayleigh- und Thomsonstreuung) 12 2.2.2 Inkohärente Streuung in der Atomhülle 12 2.2.3 Vollständige Absorption in der Hülle (Photoeffekt) 12 2.2.4 Vollständige Absorption im Feld des Kernes oder eines Hüllenelektrons (Paarbildung) 13 2.2.5 Vollständige Absorption im Mesonenfeld (Kernphotoeffekt) 13 2.3 Strahlungsdetektion 14 2.3.1 Detektionseffekte, Energiespektrum und Wechselwirkungsquerschnitt 14 2.3.2 Überblick über die grundlegenden Detektorarten 18 2.3.3 Szintillationsdetektoren 19 2.4 Dosimetrie und Strahlenschutz 24 2.4.1 Energiedosis 24 2.4.2 Dosisgrößen im Strahlenschutz 24 2.4.3 Schutzgrößen 25 2.5 Linearbeschleunigeranlage in der Strahlentherapie 26 3 Material und Methoden 29 3.1 Messsystem 29 3.1.1 Problemstellung an das Messsystem 29 3.1.2 Signalerfassung 29 3.1.3 Datenverarbeitung 31 3.1.4 Datenanalyse 32 3.1.5 Technische Spezifikationen 33 3.2 Energiekalibrierung des Messsystems 33 3.3 Referenzmessung an der PTB 34 3.4 Bestimmung der Messunsicherheiten des Messsystems 36 3.4.1 Untersuchung der Messunsicherheiten in Abhängigkeit von der Zeit 36 3.4.2 Kurzzeitmessungen verschiedener Proben und Versuchsbedingungen 37 3.5 Erprobung des Messsystems an einer medizinischen Bestrahlungsanlage 38 4 Auswertung 40 4.1 Referenzmessung an der PTB 40 4.2 Bestimmung der Messunsicherheiten des Messsystems 43 4.2.1 Untersuchung der Messunsicherheiten in Abhängigkeit von der Zeit 43 4.2.2 Kurzzeitmessungen verschiedener Proben und Versuchsbedingungen 44 4.3 Erprobung des Messsystems an einer medizinischen Bestrahlungsanlage 46 4.4 Analyse zu Prototyp I 49 5 Diskussion und Ausblick 50 5.1 Referenzmessung an der PTB 50 5.2 Bestimmung der Messunsicherheiten des Messsystems 50 5.3 NCT und Analyse zu Prototyp I 51 5.4 Ausblick 52 6 Literatur 5