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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.

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1 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 Antonella Roggio

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

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

4 4 Diodo EDD-5 Sorgenti utilizzate 29.5 keV 52.5 keV 88.0 keV 123 keV 140 keV 230 keV 192 Ir 60 Co Camere a ionizzazione Capintec PR06-C (0.6 cm 3 in volume) Capintec PR05-P (0.07 cm 3 in volume) Elettrometro Keithley background current ~ 1pA 2 ÷ 50 % del segnale misurato e va sottratta ad ogni misura

5 5 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 dellesposizione in aria con la camera a ionizzazione Capintec PR06-C Sua conversione in dose-acqua Misure della sensitivity del diodo in aria: Diodo e camera irradiati alla stessa distanza dallasse centrale del fascio per ottenere la stessa distanza rivelatore-sorgente e per eliminare effetti di instabilità del fascio Misure in Aria

6 6 Sensitivity relativa vs energia * * Normalizzata al valore ottenuto per il 60 Co I diodi schermati dai cappucci di piombo mostrano un appiattimento della sensitivity in un range 80 keV ÷ 1.25 MeV Spessore filtri nessun filtro 0.15 mm 0.22 mm 0.25 mm

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

8 8 Misure della sensitivity del diodo 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 Ir 192 e Co 60. 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 D w Misure in Acqua

9 9 Sensitivity relativa in funzione della profondità in acqua 140 keV 60 Co 192 Ir 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. Profondità 1 cm 4 cm 10 cm Spessore filtri nessun filtro 0.15 mm 0.22 mm 0.25 mm Le misure effettuate con una sorgente di 192 Ir mostrano che lo spessore ottimale del cappuccio è di 0.22 mm

10 10 Calcolo della sensitivity in acqua per una sorgente di 192 Ir: La sensitivity media: Distanza diodo-sorgente 1 cm 5 cm 10 cm Con il diodo schermato con un filtro di Pb di 0.22 mm le sono le stesse entro l 1%

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

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

13 13 Confronto tra dati sperimentali e teorici * Thomason e Williamson. g(r) Dati sperimentali Dati teorici Spessore filtri 0.15 mm 0.25 mm

14 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 luso 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 15

16 16 AAPM protocol: Fotoni > 1 MeV

17 17 S k è il kerma in aria la costante di dose-rate a r 0 =1 cm dalla sorgente Dose-rate a r 0 = 1 cm:


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