Ionometri. Dosimetriske prinsipper illustrert ved ionometri. Forelesning i FYSKJM4710. Eirik Malinen

Like dokumenter
Laboppgave i FYS3710 høsten 2014 Stråleterapi Medisinsk fysikk

Laboppgave i FYS3710 høsten 2017 Stråleterapi Medisinsk fysikk

Løsningsforslag til ukeoppgave 16

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Strålingsfysikk /kjemi stråling del 2

Algoritmer i doseplanlegging

Ioniserende stråling. 10. November 2006

Indirekte ioniserende stråling. Dosimetri for indirekte ioniserende stråling. Forelesning i FYSKJM4710. Eirik Malinen

Ioniserende stråling og vekselvirkning med materie

SIS Rapport 1979:5 RAPPORT NORDISK KONTAKTMØTE I DOSEMETRI. ØSTERÅS(ved Oslo) 6.og 7.september J.Flatby, H.Fosmark, H.Bjerke

ESR-dosimetri ved nøytron- og ionebestråling av litium format

Lysdetektorer. Kvantedetektor. Termisk detektor. Absorbsjon av fotoner: Kvanterespons Termisk respons. UV MIR Fotoeffekt (Einstein, Nobelpris 1921)

FYS1010-eksamen Løsningsforslag

RØNTGENSTRÅLING oppdages, 8. nov RADIOAKTIVITET oppdages 1. mars 1896

Repetisjonsoppgaver kapittel 5 løsningsforslag

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 2

Theory Norwegian (Norway)

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, 2015

Kvalitetskontroll røntgen Dose til homogent fantom. Jacob Nøtthellen

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

Strålingseffekter i inhomogene medier. Dosimetri ved ESR/alaninfilm, ionekamre og Monte Carlo simuleringer

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

Fys 1010 Miljøfysikk FASIT Oppgavesett 10

Gamma (radioaktiv) basert tetthetsmåling Av Rolf Skatvedt, Intertek West Lab AS

Fasiter til diverse regneoppgaver:

Teknisk dokument 2. Dosimetri ved FIGARO gammaanlegget ved NMBU, ÅS. Målerapport fra oppmåling av doseraten i strålefeltet fra kobolt-60

Løsningsforslag til ukeoppgave 6

kirurgi (alene): stråleterapi (alene): kirurgi og stråleterapi: kjemoterapi:

Løsningsforslag til eksamen i FY8401/FY8410/VUF4001 IONISERENDE STRÅLINGS VEKSELVIRKNING MED MATERIE Onsdag 15. desember 2004

Kalibrering av DAP-meter

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Teknisk dokument 9. Dosimetri, radioaktivitet og strålebiologi. Begreper, definisjoner og måleinstrumenter

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

Laboratorieøvelse 2 N

ELEKTRISITET. - Sammenhengen mellom spenning, strøm og resistans. Lene Dypvik NN Øyvind Nilsen. Naturfag 1 Høgskolen i Bodø

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Radioaktivitet, ioniserende stråling og dosebegreper

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Fysikk-OL Norsk finale 2006

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Hvordan skal vi finne svar på alle spørsmålene?

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 2. Sindre Rannem Bilden, Gruppe 3

Den biologiske doseekvivalenten. Den effektive doseekvivalenten. Source for ALI values. ALI - eksempel. Biologisk halveringstid

,*-v < * *. Kalibrering av ionekamre i IAEA-vannfantom. StrålevernRapport 1995:9. Statens. Hans Bjerke og Oddbjørn Mikkelborø NO NO

Løsningsforslag kontinuasjonseksamen FYS1000 H11 = 43, 6. sin 90 sin 43, 6

Litiumformat som strålingsdosimeter for ESRdosimetri

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 2. Lars Kristian Henriksen Gruppe 3

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

5:2 Tre strålingstyper

FYS1120 Elektromagnetisme

Midtsemesterprøve i FY3403 PARTIKKELFYSIKK Onsdag 22. oktober :15 16:00

Hvordan skal vi finne svar på alle spørsmålene?

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

5:2 Tre strålingstyper

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Den franske fysikeren Charles de Columb er opphavet til Colombs lov.

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantefysikk, Mandag 3. juni 2019

UNIVERSITETET I OSLO

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

KJM Radiokjemidelen

Oppgavesett 6. FYS 1010 Miljøfysikk. Oppgave 1

FYS1120 Elektromagnetisme H10 Midtveiseksamen

Senter for Nukleærmedisin/PET Haukeland Universitetssykehus

Løsningsforslag til konteeksamen i FYS1001, 17/8 2018

Elektromagnetisk stråling fotoner. Bq=1/s. Aktivitet A = dn/dt = λn. N=N 0 e λt. T ½ λ=ln2. Spesifikk aktivitet. Desintegrasjonskonstanten

Radioaktivitet. Enheter

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

Dosimetriske størrelser innen strålevern Strålebiologi akutte vevsreaksjoner Tor Wøhni

Forskningsreaktoren pa Kjeller

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kortfatta målsetning:

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Referansedosimetri for protonterapi

FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG Tema for forelesningen var studiet av noen viktige reversible prosesser som involverer ideelle gasser.

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Løsningsforslag til ukeoppgave 15

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 15/8 2014

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 19/8 2016

Onsdag og fredag

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

UNIVERSITETET I OSLO

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

Studentoppgaver innen radiometri ved Justervesenet

UNIVERSITETET I OSLO

( ) Masse-energiekvivalens

Transkript:

Dosimetriske prinsipper illustrert ved ionometri Forelesning i FYSKJM4710 Eirik Malinen Ionometri Ionometri: kunsten å måle antall ionisasjoner i f.eks. en gass Antall ionisasjoner brukes som et mål på stråledose Luftfylt ionekammer (fingerbøl / thimble): ~ 300 V

Ionometri Høy spenning over indre og ytre elektrode Luft ioniseres, dvs. elektroner løsrives Elektroner vil gå til +pol etc. Strøm induseres Ved hjelp av et elektrometer telles det totale antall ladninger Q (av en type ladning) vil være proporsjonal med dose til luftvolum Eksposisjon Eksposisjon (exposure), X : antall ladninger Q (enten positive eller negative) som produseres i en gass med masse m som følge av bestråling: dq X = dm Antall ladninger som produseres i gassen må være proporsjonal med dose; X D Størrelsen som knytter sammen X og D er den midlere energien som trengs for å skape et ionepar, W

Midlere energitap per ionepar, W Bestemmelse av W : Ladde partikler med kinetisk energi T 0 stoppes fullstendig i gassen: N Energi avsatt per ionepar som detekteres: W = NT 0 Midlere energi per ladning: W e NT = 0 Q (elektroner bør korrigeres for bremsestrålingstap) Dose til luft, D For luft er W/e 33.97 J/C Ser at dosen til luft blir: D NT Q W W X m m e e 0 = = = Dermed: ved måling av antall ladninger produsert per masseenhet luft, kan D bestemmes uavhengig av hvilken energi den ioniserende strålingen har ( W/eer nær en konstant for alle elektron- og fotonenergier)

Dose til luft, D 2) Hvis CPE has i ionekammeret, vil dosen som følge av fotoneksponering være gitt ved: µ W = =Ψ = CPE en D Kc, X ρ e Eksposisjonen kan dermed utrykkes ved: X 1 CPE µ en W =Ψ ρ e Hvis primærefeltet er ladde partikler, anvendes Bragg-Gray teori: D dt =Φ ρdx Eksposisjon, eksempler Ved hjelp av et elektrometer og et luftfylt ionekammer (volum = 0.65 cm 3 ) måles antall ladninger Q=50 nc over et tidsrom på 2 min strålekilden er en 100 kev monoenergetisk fotonkilde (CPE kan antas) Eksposisjonen: 9 Q Q 50 10 C X = = = = 0.064 C/kg 3 3 3 m ρ V 1.2 10 g/cm 0.65 cm Hva er energifluensen til fotonfeltet? 1 µ en W Ψ= X ρ e 1 = 0.064 C/kg 33.97 J/C = 0.093 J/cm 2 (µ/ρ) en finnes i Attix 2 0.0234 cm /g

Eksposisjon, eksempler 2) Hva er dosen til luft, og hva er doseraten? W D = X = 0.064 C/kg 33.97 J/C e = 2.2 J/kg= 2.2 Gy D t 2.2 Gy 2 min = = = D 1.1 Gy/min Hvis ionekammeret sto i et vannfantom, hva blir dose til vann, D w? w Dw µ en 0.0256 1.094 = = = D ρ 0.0234 D = 1.094 D = 1.094 2.2 Gy= 2.4 Gy w Eksposisjon, eksempler 3) Hvis den samme eksposisjonen produseres av 100 MeV protoner, hva er energifluensen til disse? For protoner anvendes Bragg-Gray teori: D dt W =Φ = X ρdx e (W/e) antas lik 33.97 J/C (god tilnærmelse) Protonenergien forandrer seg knapt over luftkaviteten: 1 Ψ W dt Ψ=ΦT0 = X T0 e dx ρ 1 W dt Ψ= XT0 e ρdx = 6 0.064 C/kg 100 10 MeV 33.97 J/C = 34 kj/cm 2 1 2 6.43 MeV cm /g

Eksposisjon, eksempler 4) Dose til luft: W D = X = 0.064 C/kg 33.97 J/C = 2.2 Gy e (må bli lik dose fra fotoner, siden stråletypene ga samme eksposisjon av luft) Dose til vann: w Dw dt 7.29 = = = 1.13 D ρdx 6.43 D = 1.13 D = 1.13 2.2 Gy= 2.5 Gy w Samme eksposisjon av luft fra fotoner eller protoner gir ikke samme dose i vann! Merk også enorm forskjell i energifluens (men liten forskjell i dose) Ionekammer, praksis Problem med ionekammer er bl.a. vanskeligheter med nøyaktig bestemmelse av luftvolum øker usikkerhet i dose I praksis kalibreres ionekammer i et punkt av strålefeltet der dosen er kjent gjøres ved et primærstandardlaboratorium (PSDL) elektrometer γ, e - ionekammer H 2 O For en viss dose fås en måling M

Ionekammer, praksis 2) For en viss dose til vann D w has avlesning M. Dermed: Dw M Dw = MND,w Kalibrerinsgfaktoren for kammeret blir: N D,w = Dw M Dermed kan dosen enkelt beregnes ved hjelp av (den målte) kalibreringsfaktoren slipper å gå via W/e, µ en /ρ etc. Ionekammer, praksis 3) Men: kalibreringsfaktoren forandrer seg (svakt) med stråletype- og energi. Årsaken er forskjeller i absorpsjonsegenskaper til luft og vann, gitt grovt ved (µ en /ρ)- eller (dt/ρdx)-forholdene. Husk at M er proporsjonal med D! Vanligvis kalibreres kammer i et veldefinert strålefelt, f.eks. med 60 Co γ-stråler (middelenergi 1.25 MeV) Korreksjoner i kalibreringsfaktoren, k Q, introduseres for andre strålekvaliteter (radiation qualities, Q, f.eks. 15 MV fotoner)

Ionekammer, praksis 4) Dosen blir generelt: Dw,Q = MQND,wkQ k Q kalles energikorreksjonsfaktor; her for høyenergetiske fotoner: 1 3.5 6 ~ Midlere fotonenergi, MeV Andre målemetoder Metodene og teorien forklart gjelder i prinsippet også for andre målemetoder den målbare størrelsen M gjøres om til dose ved en kalibreringsfaktor Eksempel: EPR dosimetri. For kalibrering bestråles dosimetere i et strålefelt (f.eks. 60 Co-γ) der dosen er kjent. EPR-intensiteten fra dosimeterne (M) er proporsjonal med dosen. Kalibreringsfaktoren for dosimeterne kan dermed finnes slik som vist ovenfor. k Q må deretter finnes for det aktuelle dosimetermaterialet hvis andre strålekvaliteter skal benyttes.

Andre målemetoder 2) Kalorimetri: måle temperaturøkning i detektor meget god metode for absolutt dosimetri Temperaturøkning ε(1 δ) D(1 δ) Temp = = hm h h Temp D = (1 δ) δ: termisk defekt h: varmekapasitet [J/kg C] Andre målemetoder 3) Halvlederdosimetri: strømmer induseres av stråling over deplesjonslag. Strøm proporsjonal med doserate.