ISO s-137Cs (0,662meV) demet kalitesinde yaklaşık doku eşdeğeri olan BC-408 plastik sintilatör dedektörün tepkisi ile doz arasındaki ilişkinin incelenmesi

Abstract

Organik plastik sintilatörler yaklaşık doku eşdeğeri olmaları nedeniyle iyon odalarına alternatif olarak, medikal alanda MV linaclar kullanılarak yapılan radyoterapi uygulamalarında foton dozimetresi olarak kullanımları yaygınlaşmaktadır. Ayrıca, oldukça küçük boyutlu (<1cm3) yapılabilmeleri nedeniyle yüksek doz brakiterapi uygulamalarında ve büyük boyutlu (<1 m3) olarak sınır kapılarındaki araç taraması gibi sınır güvenliği uygulamalarında kullanımları giderek yaygınlaşmaktadır. Bu tez çalışmasında, ticari olarak elde edilebilir poliviniltoluen (PVT) esaslı BC-408 (Bicron Corp.) plastik sintilatörün bir 137Cs kaynakla ışınlanması sonucunda, soğurulma ve saçılmaların hesaba katılmasıyla oluşan sayım ile doz arasındaki ilişkiye ait bir ölçeklendirme faktörünün bulunması amaçlanmıştır. Bunun için öncelikle 3 boyutlu radyometrik benç üzerine konumlandırılan TM 23361 iyon odası (PTW Unidos marka elektrometre ile eşlenik), ISO s-137Cs (47 mCi) kaynağıyla belirli mesafelerde ışınlanarak yapılan doz ölçümleri referans değerler olarak alınmıştır. Ardından aynı radyometrik benç üzerine konumlandırılan 7,62 cmx7,62 cm boyutlu BC-408 plastik sintilatörü, aynı gama ISO s-137Cs kaynak ışınımıyla belirli mesafelerde ışınlanarak puls yüksekliği spektrumları elde edilmiştir. İyon odası ile elde edilen doz değerleri ve diferansiyel puls yüksekliği gama spektrum verilerinden faydalanılarak, sayım ile doz ilişkisi incelenmiştir. Değerlendirmeler sonucunda, sayım hızlarından yaklaşık olarak tahmin edilen doz değeri ile referans doz arasında ki ölçeklendirme faktörünün 1,99-2,10 arasında olduğu bulunmuştur. Ayrıca düşük aktiviteli (µCi mertebesinde) radyoizotop kaynaklarından yayınlanan 60-1332,5 keV enerji aralığındaki beta ve gama ışınlarıyla ışınlanan Bicron marka 7,62cmx7,62cm boyutlu BC-408 plastik sinilatöründen elde edilen spektrumla, teorik olarak hesaplanan doza ulaşılıp ulaşılamayacağı amacıyla ölçümler yapılmıştır. Çalışmalar sonucunda, orta enerji bölgesindeki 662 keV gama ışınlarının doz-sayım ilişkisi için matematiksel bir algoritma uygulanmıştır.

Since the organic plastic scintillators are approximately tissue equivalent, they are an alternative to ionization chamber to use as photon dosimeters in radiotherapy MV linacs applications in the medical field. Also, since they can be made in small size (<1cm3), their utilization are becoming widespread in the high-dose brachytherapy as well as in the large sized (<1 m3) radiation panel detector application at border security such as vehicle screening. These PVT or polystrene based scintillators are becoming increasingly widespread in these new applications. The aim of this thesis is to estimate the scaling factor included the absorption and scattering effect of gamma-rays, and to show the relationship between gamma dose and the count rates (count per second) in a commercially available BC-408 (Bicron Corp.) plastic scintillator detector based polyvinyl toluene (PVT) material. To achieve this, the detector was irradiated by using a standard source 137Cs source as being defined by the ISO s-137Cs (47 mCi) source. Firstly, air kerma (dose) in free air was measured by use of PTW calibrated- TM 23361 ion chamber associated with a UNIDOS elctrometer positioned on the 3D radiometric bench irradiation at the given distances and these measurements are taken as reference dose values. And then, it was obtained pulse height spectra by a 7.62cmx7.62cm size BC-408 plastic scintillator positioned of the same distance 3D radiometric bench as being irradiated by the same ISO s-137Cs (47 mCi) source irradiation at given distances. The relationship between dose and count rates is examined owing to dose data measured by ion chamber and count data of a differential pulse height gamma spectrum. As a result, a scaling factor is calculated as a value between 1,99 and 2,10 due to the relationship between reference dose and the dose estimated from the count rate from the BC-408 PS detector. It was also made additional measurements to see whether theoretical dose calculated could be reached or not whereby it is obtained spectrum by a 7.62cmx7.62cm size BC-408 (Bicron Corp.) plastic scintillator irradiated by gamma plus beta particle sources which have low activities (in the order of µCi) but their gamma energies are in the range of 59.6 to 1332.5 keV energy. In conclusion, an mathematical approach is applied for obtaining the scaling factor showing the relationship between gamma dose and count rates of 662 keV gamma ray in a PVT based plastic scintillator.