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Caratterizzazione di un rivelatore al Silicio p-type per uso barachiterapico

Caratterizzazione di un rivelatore al Silicio p-type per uso barachiterapico. Esame di Dosimetria II – Prof. A. Piermattei Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria Università Cattolica del Sacro Cuore A.A. 2003-2004. Antonella Roggio. Diodi al Si: alta sensitivity

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Caratterizzazione di un rivelatore al Silicio p-type per uso barachiterapico

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  1. Caratterizzazione di un rivelatore al Silicio p-type per uso barachiterapico Esame di Dosimetria II – Prof. A. Piermattei Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria Università Cattolica del Sacro Cuore A.A. 2003-2004 Antonella Roggio

  2. Diodi al Si: • alta sensitivity • buona stabilità meccanica • minima perturbazione del campo di radiazione • assenza di bias esterno Uso dei diodi al Si per il calcolo della dose in brachiterapia quando si usano sorgenti di alta e media attività. • Problema: • La risposta del diodo dipende dall’energia • rivestire i diodi con filtri compensativi di differenti Z e spessori • correzione della risposta mediante simulazioni Monte Carlo

  3. p-tipe detector for brachytherapy dosimetry* *A. Piermattei, L. Azario, G. Monaco, A. Soriani, G. Arcovito Studio della risposta in funzione dell’energia di un diodo EDD-5 al silicio con e senza “cappucci” di diverso spessore

  4. Diodo EDD-5 • Sorgenti utilizzate • 29.5 keV • 52.5 keV • 88.0 keV • 123 keV • 140 keV • 230 keV • 192Ir • 60Co • Camere a ionizzazione • Capintec PR06-C (0.6 cm3 in volume) • Capintec PR05-P (0.07 cm3 in volume) • Elettrometro • Keithley 35617 • background current~ 1pA  2 ÷ 50 % del segnale misurato e va sottratta ad ogni misura

  5. Misure della sensitivity del diodo in aria: Misure in Aria Diodo e camera irradiati alla stessa distanza dall’asse centrale del fascio per ottenere la stessa distanza rivelatore-sorgente e per eliminare effetti di instabilità del fascio • Il diodo è irradiato in aria schermato e non schermato da cappucci di piombo di 15 mm di lunghezza e spessore variabile [0.15÷0.25mm] • Misura dell’esposizione in aria con la camera a ionizzazione Capintec PR06-C • Sua conversione in dose-acqua

  6. Sensitivity relativa vs energia* I diodi schermati dai cappucci di piombo mostrano un “appiattimento” della sensitivity in un range 80 keV ÷ 1.25 MeV * Normalizzata al valore ottenuto per il 60Co

  7. Sensitivity vs dose-rate La sensitivity del diodo, quando l’energia è quella del 60Co, è indipendente dal dose-rate per valori [1 cGy/min ÷ 10 Gy/min] In particolare: per cappuccio di Pb di spessore 0.22 mm attorno al diodo

  8. Misure della sensitivity del diodo in acqua Misure in Acqua • Il diodo e la C.I. Capintec PR05-P sono irradiati in acqua a 3 diverse profondità [1,5,10 cm] usando raggi x di 140 keV e sorgenti di Ir192 e Co60. • La distanza sorgente-acqua è stata rispettivamente di 40, 7, 60 cm • Le letture della camera normalizzate a 1 cm sono state assunte pari alla Dw

  9. Sensitivity relativa in funzione della profondità in acqua 140 keV Le curve sono normalizzate alla profondità d = 1 cm Per ogni energia si è misurata la sensitivity del diodo, sia con filtro che senza, a diverse profondità. 192Ir Le misure effettuate con una sorgente di 192Ir mostrano che lo spessore ottimale del cappuccio è di 0.22 mm 60Co

  10. Con il diodo schermato con un filtro di Pb di 0.22 mm le sono le stesse entro l’ 1% Calcolo della sensitivity in acqua per una sorgente di 192Ir: La sensitivity media:

  11. Misure nel fantoccio per la brachiterapia Il rateo di dose radiale lungo l’asse trasverso per una piccola sorgente cilindrica di 192Ir:

  12. Distribuzione della dose radiale per una sorgente di 192Ir Distribuzione di dose lungo l’asse trasverso della sorgente di 192Ir Fantoccio solido muscolo-tessuto-equivalente MS11* 3 sezioni di 30x30x10 cm3 ciascuna Diodo posizionato col suo asse longitudinale perpendicolarmente al piano che contiene la sorgente.

  13. Confronto tra dati sperimentali e teorici *Thomason e Williamson.

  14. Conclusioni • La risposta del diodo è molto sensibile alle variazioni dello spessore del cappuccio • È possibile compensare la sensitivity di un diodo EDD-5 mediante l’uso di cappucci di piombo di vario spessore scegliendo opportunamente lo spessore del cappuccio • È possibile usare i diodi EDD-5 opportunamente schermati e posizionati per misure dosimetriche accurate in acqua o in fantoccio con sorgenti al alto dose-rate

  15. AAPM protocol: Fotoni > 1 MeV 

  16. Dose-rate a r0 = 1 cm: Sk è il kerma in aria L0 la costante di dose-rate a r0=1 cm dalla sorgente

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