Strahlungsmessung und Dosimetrie

Cover......Page 1
Strahlungsmessung und Dosimetrie
......Page 2
ISBN 978-3-8348-1546-0......Page 5
Vorwort......Page 6
Inhaltsverzeichnis......Page 8
1.1 Aufgaben der Strahlungsmessung......Page 18
1.2 Anforderungen an die Strahlungsmessungen......Page 21
1.3 Überblick über die Detektorarten......Page 22
2.1 Ionisationskammern......Page 26
2.1.1 Funktionsweise von Ionisationskammern......Page 28
2.1.2 Bauformen von Ionisationskammern......Page 31
2.2 Detektoren mit Gasverstärkung......Page 41
Zusammenfassung......Page 52
Aufgaben......Page 55
3 Theorie der Ionisationskammern*......Page 56
3.1 Thermische Diffusion und Beweglichkeiten der Ladungen im Füllgas*......Page 57
3.2 Ladungsaustausch und Rekombination*......Page 59
3.3 Grundzüge der Rekombinationstheorie*......Page 64
Zusammenfassung......Page 74
Aufgaben......Page 75
4 Festkörperdetektoren......Page 76
4.1 Das Bändermodell für Festkörper......Page 77
4.1.1 Ideale und reale Kristalle......Page 80
4.1.2 Anregung von Festkörpern......Page 82
4.1.3 Halbleiter......Page 84
4.2 Halbleiter-Ionisationsdetektoren......Page 88
4.3 Leitfähigkeitsdetektoren......Page 90
4.4 Lumineszenzdetektoren......Page 92
4.4.1 Szintillatoren......Page 93
4.4.2 Leuchtschirme und Leuchtfolien......Page 98
4.4.3 Thermolumineszenz-Detektoren......Page 100
4.4.4 Radiophotolumineszenz-Detektoren......Page 101
Zusammenfassung......Page 102
Aufgaben......Page 104
5.1 Chemische Detektoren......Page 105
5.2 Elektronenspinresonanz......Page 108
5.3.1 Transmission und optische Dichte......Page 109
5.3.2 Messung der optischen Dichte......Page 110
5.4 Kalorimeter......Page 114
5.5 Lyolumineszenz......Page 117
5.6 Exoelektronenemission......Page 118
Zusammenfassung......Page 119
Aufgaben......Page 121
6 Messreihen und Messfehler......Page 122
6.1 Eigenschaften von Messreihen......Page 123
6.2.1 Die Lagemaße......Page 127
6.2.2 Die Streumaße......Page 130
Zusammenfassung......Page 132
6.3 Statistische Modelle für Zufallsexperimente......Page 133
6.3.1 Die Binomialverteilung......Page 135
6.3.2 Die Poissonverteilung......Page 136
6.3.3 Die Gaußverteilung......Page 139
6.3.4 Anwendungen auf die Messung der Radioaktivität......Page 143
6.3.5 Anwendung auf die Verteilung von Zeitintervallen......Page 144
Zusammenfassung......Page 146
6.4 Fehlerfortpflanzung......Page 147
6.4.1 Summe oder Differenz von Messwerten......Page 148
6.4.3 Multiplikation oder Division von Messergebnissen......Page 149
6.4.4 Varianz und Mittelwertbildung bei unabhängigen Ergebnissen......Page 151
6.4.5 Fehlergewichtete Mittelwerte......Page 152
6.4.6 Typische Anwendungen der Fehlerfortpflanzung......Page 153
Zusammenfassung......Page 155
6.5 Totzeiten......Page 156
Zusammenfassung......Page 163
Aufgaben......Page 164
7.1 Aufgaben der klinischen Dosimetrie......Page 165
7.2 Anforderungen an die Genauigkeit der klinischen Dosimetrie......Page 168
8.1 Strahlungsfeldgrößen*......Page 172
8.2 Charakterisierungen der Strahlungsqualität......Page 179
8.2.1 Strahlungsqualitäten von Photonenstrahlungen......Page 180
8.2.1.1 Strahlungsqualitäten weicher und harter Röntgenstrahlung......Page 182
8.2.1.2 Strahlungsqualität ultraharter Röntgenstrahlung......Page 186
8.2.2 Strahlungsqualitäten von Elektronenstrahlung und Betastrahlungen......Page 190
8.2.3 Strahlungsqualität von Neutronenstrahlung......Page 191
8.2.4 Strahlungsqualität von Protonenstrahlung......Page 192
Zusammenfassung......Page 193
Aufgaben......Page 195
9.1 Dosisgrößen der klinischen Dosimetrie......Page 196
9.2 Der Zusammenhang von Kerma und Teilchenfluenz*......Page 200
9.3 Spezielle Dosisgrößen in der bildgebenden Radiologie......Page 201
9.4 Dosisgrößen im Strahlenschutz......Page 205
Zusammenfassung......Page 209
Aufgaben......Page 210
10 Strahlungsfeldbedingungen bei der Ionisations dosimetrie......Page 211
10.1 Sekundärelektronengleichgewicht......Page 213
10.2 BRAGG-GRAY-Bedingungen......Page 216
11.1.1 Messung der Standardionendosis......Page 218
11.1.2 Messung der Luftkerma......Page 219
11.1.2.1 Das Luftkermakonzept für Photonenstrahlung unter 600 keV......Page 221
11.1.3 Das Wasserenergiedosiskonzept für Photonenenergien unter 3 MeV......Page 223
11.2.1 Die C-Methode für Photonenstrahlung*......Page 224
11.2.2 Das Wasserenergiedosiskonzept für Photonenstrahlung unter Hohlraumbedingungen......Page 225
11.3 Elektronendosismessungen unter BRAGG-GRAY Bedingungen......Page 226
11.3.1 Das Wasserenergiedosiskonzept für Elektronenstrahlung......Page 227
11.4 Protonendosismessungen unter BRAGG-GRAY-Bedingungen......Page 230
11.4.1 Protonendosimetrie nach dem Luftkermakonzept......Page 231
Zusammenfassung......Page 232
Aufgaben......Page 233
12 Praktische Referenzdosimetrie mit Ionisationskammern......Page 234
12.1 Kammerpositionierung......Page 235
12.2 Messwertkorrekturen bei der praktischen Ionisationsdosimetrie......Page 240
12.2.1 Feldstörung, Feldverdrängung......Page 243
12.2.2 Luftdruck- und Temperaturkorrekturen......Page 245
12.2.3 Luftfeuchtekorrektur......Page 247
12.2.4 Polaritätskorrektur......Page 249
12.2.5 Sättigungskorrekturen......Page 250
12.2.6 Richtungsabhängigkeit der Dosimeteranzeigen......Page 257
Zusammenfassung......Page 258
12.3 Praktische Photonendosimetrie nach dem Wasserenergiedosiskonzept......Page 260
12.3.1 Dosimetrie weicher und harter Röntgenstrahlungen......Page 261
12.3.2 Dosimetrie ultraharter Photonenstrahlungen......Page 264
Zusammenfassung......Page 267
12.4 Elektronendosimetrie nach dem Wasserenergiedosiskonzept......Page 269
Zusammenfassung......Page 272
12.5 Protonendosimetrie nach dem Luftkerma- und Wasserenergiedosiskonzept......Page 273
Zusammenfassung......Page 277
12.6 Messung der Kenndosisleistung von HDR-Afterloadingstrahlern......Page 278
Aufgaben......Page 282
13 Dosimetrische Materialäquivalenz......Page 284
Aufgaben......Page 291
14.1 Thermolumineszenzdetektoren......Page 292
14.2 Praktische Aspekte der Thermolumineszenzdosimetrie......Page 298
Zusammenfassung......Page 310
Aufgaben......Page 311
15.1 Gesetzliche Vorschriften......Page 312
15.2 Geräteausstattung für die Dosimetrie therapeutischer Bestrahlungsanlagen......Page 313
15.3 Erstdosimetrie an einem Elektronenlinearbeschleuniger......Page 320
15.4 Physikalische Qualitätssicherung in der Strahlentherapie......Page 322
15.4.1 Dosimetrische Qualitätskontrollen und Sicherheitsüberprüfungen......Page 323
15.4.2 Geometrische Kontrollen an Lokalisationseinrichtungen......Page 325
15.4.3 Qualitätssicherung am Bestrahlungsplanungssystem......Page 326
Zusammenfassung......Page 327
Aufgaben......Page 328
16 Dosisverteilungen perkutaner Photonenstrahlungen......Page 329
16.1.1 Definition und Messung der Kenndosisleistungen......Page 332
16.1.2 Feldgrößenabhängigkeit der Zentralstrahldosisleistungen......Page 336
16.1.3 Die Methode der äquivalenten Quadratfelder für ultraharte Photonenstrahlung......Page 351
16.1.4 Dosimetrie asymmetrischer Photonenfelder*......Page 356
16.1.5 Dosimetrie irregulärer Photonenfelder*......Page 360
16.1.6 Gültigkeit des Abstandsquadratgesetzes für die Kenndosisleistungen perkutaner Photonenstrahlungsquellen......Page 365
Zusammenfassung......Page 373
16.2 Tiefendosisverteilungen von Photonenstrahlungen......Page 374
16.2.1 Messung der Photonentiefendosisverläufe......Page 375
16.2.2 Der Dosisaufbaueffekt von Photonen in Materie......Page 378
Zusammenfassung......Page 384
16.2.3 Entstehung der Phantomoberflächendosis......Page 385
16.2.4 Verlauf der Photonenenergiedosis in der Tiefe des Phantoms......Page 389
Zusammenfassung......Page 395
16.2.5 Weitere Tiefendosisgrößen......Page 396
16.2.6 Umrechnung der Tiefendosisgrößen*......Page 405
Zusammenfassung......Page 411
16.3 Dosisquerverteilungen......Page 412
Zusammenfassung......Page 417
16.4 Isodosendarstellung perkutaner Photonendosisverteilungen......Page 418
16.5 Auswirkungen von Inhomogenitäten auf die Photonendosisverteilungen......Page 419
Zusammenfassung......Page 423
16.6 Keilfilter für perkutane Photonenstrahlungen......Page 424
Zusammenfassung......Page 434
Aufgaben......Page 436
17.1 Absolute Elektronendosisleistungen......Page 438
17.2.1 Messung der Tiefendosisverteilungen......Page 442
17.2.2 Einflüsse auf die Elektronentiefendosiskurven......Page 445
Zusammenfassung......Page 459
17.3 Isodosenverteilungen von Elektronenstrahlung......Page 460
17.4 Auswirkungen von Inhomogenitäten auf Elektronendosisverteilungen......Page 462
17.5 Berechnung der Elektronendosisverteilungen*......Page 466
Aufgaben......Page 468
18 Dosisverteilungen um Afterloadingstrahler......Page 469
18.1 Kenndosisleistungen von Afterloadingstrahlern......Page 470
18.1.1 Charakterisierung der Strahlerstärke......Page 471
18.1.2 Messung der Kenndosisleistung von Afterloadingstrahlern......Page 472
18.2 Messung der Energiedosisverteilungen um ruhende Afterloadingstrahler......Page 476
18.3 Berechnung der Afterloading-Dosisverteilungen*......Page 481
18.3.1 Die Quantisierungsmethode*......Page 482
18.3.2 Eine empirische Näherungsformel zur Dosisleistungsberechnung*......Page 487
Zusammenfassung......Page 490
Aufgaben......Page 491
19 Dosisverteilungen perkutaner Neutronenstrahlung......Page 492
19.1 Dosimetrie von Neutronenstrahlung......Page 493
19.2 Energiedosisverteilungen von Neutronen in Wasser......Page 496
Zusammenfassung......Page 499
Aufgaben......Page 500
20 Dosisverteilungen perkutaner Protonenstrahlung......Page 501
20.1 Wechselwirkungsprozesse für Protonen......Page 502
20.2 Tiefendosisverteilungen von Protonen......Page 513
20.3 Feldgrößenabhängigkeit der Protonentiefendosiskurven......Page 517
20.4 Querprofile und Isodosen von Protonenfeldern......Page 518
20.5 Auswirkungen von Gewebeinhomogenitäten......Page 520
20.6 Aufbereitung des therapeutischen Strahlenbündels......Page 522
20.6.1 Strahlaufweitung......Page 523
20.6.2 Energievariation......Page 527
Zusammenfassung......Page 530
Aufgaben......Page 533
21.1 Spektrometrie ionisierender Strahlungen......Page 534
Zusammenfassung......Page 540
21.2 Aktivitätsmessungen......Page 541
21.3 Personendosimetrie im Strahlenschutz......Page 543
21.4 Biologischer Nachweis einer Strahlenexposition......Page 547
21.5 Dosisleistungsund Kontaminationsmessungen im Strahlenschutz......Page 549
Aufgaben......Page 551
22 Messsysteme für die Bildgebung mit Röntgenstrahlung......Page 552
22.1 Detektoren für die Röntgen-Bildgebung......Page 553
22.1.1 Analoge Film-Verstärkungsfolien-Kombinationen......Page 555
Analoge elektronische Röntgenbildverstärker......Page 558
22.1.3 Speicherfolien......Page 561
22.1.4 Selendetektoren......Page 563
22.1.5 Digitale direkte Flachbild-Festkörper-Detektoren......Page 565
22.1.6 Bearbeitung der Rohdaten bei digitalen Systemen......Page 568
22.2.1 Empfindlichkeitsklassen von Film-Folien-Kombinationen......Page 571
22.2.2 Dosisindikator bei digitalen Detektorsystemen......Page 573
22.3 Funktionsprinzip der Computertomografie......Page 576
Zusammenfassung......Page 580
Aufgaben......Page 581
Kapitel 2......Page 582
Kapitel 3......Page 583
Kapitel 4......Page 584
Kapitel 5......Page 585
Kapitel 6......Page 586
Kapitel 8......Page 587
Kapitel 9......Page 588
Kapitel 12......Page 589
Kapitel 13......Page 590
Kapitel 14......Page 591
Kapitel 16......Page 592
Kapitel 17......Page 595
Kapitel 18......Page 596
Kapitel 20......Page 597
Kapitel 21......Page 599
Kapitel 22......Page 600
24.1.1 Strahlungsqualitäten von Referenzstrahlungen......Page 601
24.2.1 Korrekturen bei Co-Kalibrierungen......Page 602
24.3 Umgebungskorrekturfaktoren für die Weichstrahlund Hartstrahldosimetrie für handelsübliche Ionisationskammern......Page 603
24.4 Verhältnisse von Massenenergieabsorptionskoeffizienten für Photonen......Page 605
24.5 Faktoren zur Umrechnung der Standardionendosis in Luftund Wasser-Kerma für Photonenenergien bis 3 MeV......Page 607
24.6 Faktoren zur Photonendosimetrie nach der C-Methode......Page 608
24.7 Verhältnisse von Massenstoßbremsvermögen für Sekundärelektronen hochenergetischer Photonenstrahlung für verschiedene Phantommaterialien......Page 609
24.8 Bestimmung der wahrscheinlichsten Elektronen-Eintrittsenergie aus der Reichweite in Wasser......Page 610
24.9 Verhältnisse von Massenstoßbremsvermögen für Elektronen in Wasser und Luft......Page 611
24.10 Kammerfaktoren zur Elektronendosimetrie......Page 613
24.11 Verhältnisse von Massenstoßbremsvermögen für monoenergetische Elektronen......Page 614
24.12 Atomare Zusammensetzung verschiedener Gewebe, Phantommaterialien und Dosimetersubstanzen......Page 615
24.13 Äquivalentfeldgrößen für Rechteckfelder für Anlagen zur Erzeugung ultraharter Photonenstrahlungen......Page 616
24.14.1 Relative Tiefendosisverläufe in Wasser......Page 618
24.14.2 Gewebe-Luft-Verhältnisse für 60Co-Gammastrahlung......Page 622
24.15.1 Relative Tiefendosisverläufe in Wasser......Page 624
24.15.2 Gewebe-Maximum-Verhältnisse für X6-Photonenstrahlung......Page 627
24.16.1 Relative Tiefendosisverläufe in Wasser......Page 629
24.16.2 Gewebe-Maximum-Verhältnisse für X18-Photonenstrahlung......Page 634
25.1 Lehrbücher und Monografien......Page 636
25.2 Wissenschaftliche Einzelarbeiten......Page 638
25.3 Gesetze, Verordnungen und Richtlinien zum Strahlenschutz, gültig für die Bundesrepublik Deutschland......Page 644
Deutsche Richtlinien zur StrlSchV......Page 645
25.4 Deutsche Normen zu Dosimetrie und Strahlenschutz......Page 646
25.5 Nationale und internationale Protokolle und Reports zu Dosimetrie und Strahlenschutz......Page 661
25.6 Wichtige Internetadressen......Page 667
Sachregister......Page 669