Methods of dose measurement with passive dosimeters in proton beam dosimetry

Wykorzystywane promieniowanie jonizujące w medycynie daje wiele możliwości i korzyści, ale niesie ze sobą również zagrożenie, dlatego ważny jest równoczesny rozwój dozymetrii promieniowania jonizującego. Jedną z powszechnych metod pomiaru dawek jest dozymetria termoluminescencyjna. Celem pracy było wyznaczenie indywidualnego współczynnika czułości dla każdego detektora planarnego, zbadanie ich odpowiedzi na dawkę po wcześniejszym naświetleniu wiązką protonową oraz przedstawienie zarejestrowanych profilów wiązek. Do uzyskania wyników użyto detektory planarne typu MCP, które zostały naświetlone promieniowaniem gamma za pomocą aparatu THERATRON 780E, w celu uzyskania indywidualnych współczynników czułości. Następnie dzięki aparaturze i cyklotronowi Proteus C-235 w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN zbadano odpowiedzi detektorów na dawkę promieniowania protonowego. Do odczytu detektorów wykorzystano laboratoryjny czytnik termoluminescencyjny z kamerą CCD oraz program FlatView. Wartość indywidualnego współczynnika czułości dla każdego z badanych detektorów planarnych oscylował w okolicy 1. Odpowiedź dawkowa została uzyskana dzięki wynikom, do których dopasowano funkcje liniowe w miejscu „Wlot”, czyli na początku poszerzonego piku Bragga, oraz „SOBP”, w centralnym obszarze poszerzonego piku Bragga. Otrzymany współczynnik korelacji dla „Wlot” wynosił on 0,996, potwierdzając bardzo dobre dopasowanie funkcji liniowej, natomiast dla „SOBP” współczynnik korelacji wyniósł 0,997, co świadczy o dokładniejszym liniowym dopasowaniu wyników. Obliczono również szerokości rozkładu w połowie wysokości intensywności wiązki (FWHM) oraz półcieni. FWHM wiązki w miejscu „Wlot” wyniósł 24,03mm. Półcień lewy i prawy wynosiły odpowiednio, 5,26mm oraz 4,59mm. FWHM wiązki w miejscu „SOBP” wyniósł 23,90mm. Półcień lewy i prawy wynosiły 3,78mm oraz 5,67mm.Powierzchniowe detektory typu MCP mogą być wykorzystywane do detekcji wiązki protonowej. Daje to możliwość poszerzenia zastosowania tego typu detektorów w radioterapii z użyciem promieniowania hadronowego.

The ionizing radiation used in medicine has many possibilities and benefits, but it also carries risks, and therefore it is important to develop simultaneously the dosimetry of ionizing radiation. One common method of measuring doses is thermoluminescent dosimetry. An aim of this study was to determine the individual sensitivity coefficient for each planar detector, to examine their response to dose after exposure to the proton beam and to present the recorded beam profiles. Planar MCP detectors, exposed to gamma radiation with THERATRON 780E apparatus to obtain individual sensitivity coefficients, were used to obtain the results. Then, thanks to apparatus and Proteus C-235 cyclotron at the Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences, the detectors’ responses to the dose of proton radiation were examined. Detectors were read by a laboratory thermoluminescent reader with CCD camera and FlatView software. The value of individual sensitivity coefficient for each of studied planar detectors oscillated around 1. The dose response was obtained thanks to the results to which linear functions were adjusted in “Intake”, i.e. at the beginning of widened Bragg’s peak, and “SOBP” in the central area of widened Bragg’s peak. The resulting correlation coefficient for “Intake” was 0.996, confirming a very good match of the linear function, while for “SOBP” the correlation coefficient was 0.997, which indicates a more accurate linear match of results. The width of distribution at bandwidth height of intensity (FWHM) and the width of half-light were also calculated. FWHM at the place of “Intake” was 24.03 mm. The left and right half-lights were 5.26 mm and 4.59 mm respectively. FWHM at the place of “SOBP” l was 23.90 mm. The left and right half-lights were 3.78 mm and 5.67 mm respectively. Surface MCP detectors can be used to detect a proton beam. This gives a possibility to extend the use of such detectors in the radiotherapy with hadronic radiation.