DE102009018335B3

DE102009018335B3 - Dosimeter und Verfahren zum Ermitteln einer Energiedosis eines gepulsten Strahlungsfelds

Info

Publication number: DE102009018335B3
Application number: DE200910018335
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Illemann; Christoph Makowski
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: WO2010121589A2; WO2010121589A3; US20120126135A1; DE112010001725A5; US9035266B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum Ermitteln einer Energiedosis (D) eines Strahlungsfelds (26), mit einer Dosimetersonde (12), die (a) einen Sensor (14), der ein Sensorvolumen besitzt, das bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladungen (Q) abgibt, (b) eine Leitung (18) zum Übertragen der Ladungen (Q) und (c) eine Auswerteeinheit (20), die ausgebildet ist zum Erfassen einer zu der abgegebenen elektrischen Ladung (Q) korrespondierenden Größe (U) aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist zum (d) Ermitteln eines Taktintervalls des Strahlungsfelds (26), (e) Erfassen einer Messpunktanzahl an Messpunkten einer zur elektrischen Ladung korrespondierenden Größe (U) zu jeweils relativ zum Taktintervall gleich bleibenden Zeitpunkten, so dass pro Taktintervall ein erster Roh-Messwert (Uund zumindest ein zweiter Roh-Messwert (U) erhalten wird, und (f) Ermitteln einer zur in dem Sensorvolumen deponierten Energiedosis (D) in eindeutigem Zusammenhang stehenden Messgröße (D) aus den zumindest zwei Rohmesswerten (U, U).

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum Ermitteln einer zur einer Energiedosis eines Strahlungsfelds in eindeutigem Zusammenhang stehenden Messgröße, insbesondere einer Energiedosis, wobei das Dosimeter eine Dosimetersonde aufweist, die (a) einen Sensor, der ein Sensorvolumen besitzt, das Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladungen abgibt, (b) eine Leitung zum Übertragen der Ladungen und (c) eine Auswerteeinheit umfasst, die ausgebildet ist zum Erfassen einer zu der abgegebenen elektrischen Ladung korrespondierenden Größe.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Energiedosis eines gepulsten Strahlungsfelds.
Derartige Dosimeter werden beispielsweise verwendet, um die Energiedosis und die Energiedosisleistung von Strahlentherapiegeräten zu ermitteln. Solche Strahlentherapiegeräte beschleunigen Elektronen, Protonen oder Schwerionen. Beschleunigte Elektronen werden häufig auf ein Target geschossen, so dass hochenergetische Photonenstrahlung entsteht, die mittels Blenden zu einem Strahl geformt wird. Der Photonenstrahl soll für therapeutische Anwendungen möglichst kleine Durchmesser haben. Die Anwendung von Photonenstrahlung mit Strahldurchmesser von 4 cm oder weniger nahm im Laufe des letzten Jahrzehntes erheblich zu, ohne dass gute Methoden zur Dosimetrie kleiner Felder zur Verfügung standen. Um Strahlenschäden beim Patienten zu vermeiden und um eine Strahlentherapie reproduzierbar durchführen zu können, muss die applizierte Energiedosis mit einer hohen Genauigkeit bekannt sein.
Bekannte anzeigende Dosimeter umfassen im Wesentlichen Ionisationskammern und Halbleitersensoren, bei denen der Einfall ionisierender Strahlung in das Sensormaterial zu einer dosisproportionalen Ladungstrennung führt. Die gesammelte Ladung oder der damit verbundene Entladestrom werden dann von einer Auswerteeinheit erfasst. Die über einen Zeitraum aufgesammelte Ladung multipliziert mit einem Kalibrierfaktor ergibt die Gesamtdosis.
Aus der AT 008 309 U1 ist ein Verfahren zum Detektieren und Zählen elektrisch geladener Teilchen bekannt, bei dem ein Schwellenwert erhöht wird, wenn sich bei einer Messung während eines Zeitfensters der zu Beginn des Zeitfensters gemessene Wert zu deutlich von dem am Ende des Zeitfensters gemessenen Wert unterscheidet. Auf diese Weise wird erreicht, dass einzelne hochenergetische Teilchen in Echtzeit erfasst werden können. Nachteilig hieran ist allerdings, dass das zu Lasten der Messgenauigkeit geht, die insbesondere bei therapeutischen Strahlengeräten überaus wichtig ist.
Aus der DE 36 40 756 A1 ist ein Warngerät zum Nachweis von radioaktiven Strahlen bekannt, bei der die Entladung eines lichtgeschützten, in einer Niedervolt-Gleichstandsquelle angeschlossenen Kondensators erfasst wird. Ein derartiges Nachweisgerät ist für die präzise Erfassung des Röntgenstrahls eines Therapiegeräts nicht geeignet.
Ein gattungsgemäßer Dosimeter ist aus der US 6,665,161 B1 bekannt. Das Dosimeter ist auf besonders große Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung ausgelegt, wobei das Dosimeter einen integrierten Feldkreis mit einem eingebauten Differenzialverstärker umfasst. Ein derartiges Dosimeter ist für die Verwendung in Strahlentherapiegeräten jedoch nicht geeignet, da die dort herrschende Strahlung dazu führen würde, dass das Dosimeter in die Sättigung läuft.
Aus der DE 100 42 076 A1 ist ebenfalls ein gattungsgemäßes Dosimeter zum gleichzeitigen Bestimmen von schnellen und thermischen Neutronen sowie von γ-Strahlung in Personendosimetern bekannt. Nachteilig an diesem Dosimeter ist, dass der Sensor so groß ist, dass ein Strahl mit einem kleinen Durchmesser von beispielsweise kleiner als 3 cm nur ungenau vermessen werden kann. Bei so kleinen Strahldurchmessern hängt nämlich die Energiedosisleistung so stark von einem Abstand vom Strahlenmittelpunkt ab, dass sich die Energiedosisleistung an einer Seite des Sensors signifikant von der Energiedosisleistung an einem anderen Ende des Sensors unterscheidet. Das Dosimeter erfasst einen Mittelwert, so dass eine genaue Aussage über die Energiedosisleistung an jeder Stelle des Strahlquerschnitts nicht möglich ist.
Nachteilig ist zudem, dass bei bekannten Dosimetern die Größe der Dosimetersonde und auch des Sensors nicht weiter verringert werden können, weil das aus den im Folgenden beschriebenen Gründen zu signifikanten Messfehlern führt. Je kleiner nämlich die Sensorsonde und damit der Sensor sind, desto weniger Ladungen werden von der ionisierenden Strahlung freigesetzt. Jede Dosimetersonde weist aber unvermeidlicherweise einen Leckstrom auf. Es kommt zudem im Strahlungsfeld zu parasitärer Ionisation. Beide Effekte führen zu Ladungen, die sich zu denjenigen Ladungen hinzuaddieren, die direkt auf die Energiedosis des Strahls zurückzuführen sind. Der Leckstrom und die parasitäre Ionisation nehmen mit der Größe der Dosimetersonde nicht in dem gleichen Maße ab, wie derjenige Strom, der unmittelbar aus der Ionisation folgt. Das Signal-Rauschverhältnis wird damit umso schlechter, je kleiner die Dosimetersonde und damit der Sensor ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes Dosimeter, bei dem die Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Ermitteln eines Taktintervalls des Strahlungsfeldes, zum Erfassen einer Messpunktanzahl an Messpunkten der zur elektrischen Ladung korrespondierenden Größe zu jeweils relativ zum Taktintervall gleich bleibenden Zeitpunkten, so dass pro Taktintervall ein erster Roh-Messwert und zumindest ein zweiter Roh-Messwert erhalten wird, und zum Ermitteln der Messgröße, insbesondere der Energiedosis, aus den zumindest zwei Roh-Messwerten.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Energiedosis eines gepulsten Strahlungsfeldes, mit den Schritten (a) Anordnen eines Dosimeters, das einen Sensor mit einem aktiven Sensorvolumen umfasst, das bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladung abgibt, im Strahlungsfeld, (b) Ermitteln eines Taktintervalls des Strahlungsfelds, (c) Erfassen einer Messpunktanzahl an Messpunkten einer zur elektrischen Ladung korrespondierenden Größe zu jeweils relativ zum Taktintervall gleich bleibenden Zeitpunkt, so dass pro Taktintervall ein erster Roh-Messwert und zumindest ein zweiter Roh-Messwert erhalten wird, und (d) Ermitteln der Energiedosis aus den zumindest zwei Roh-Messwerten.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Energiedosis und die Energiedosisleistung mit einer deutlich höheren Genauigkeit und höheren Geschwindigkeit ermittelt werden können. Dadurch, dass die Messpunkte relativ zum Taktintervall zu gleich bleibenden Zeitpunkten aufgenommen werden, kann auf einen zeitlichen Verlauf der Freisetzung der Ladungen im Sensor geschlossen werden. Dies wiederum erlaubt einen Rückschluss auf den Hintergrund, insbesondere den Hintergrund aus Leckströmen, Netzbrummen und parasitärer Ionisation. Auf diese Weise kann auf denjenigen Beitrag geschlossen werden, den die Strahlung unmittelbar im Sensor verur sacht hat. Trotz des schlechten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses lässt sich so die Energiedosis bzw. die Energiedosisleistung mit hoher Genauigkeit bestimmen, so dass der Sensor deutlich kleiner gewählt werden kann als bei bisherigen Dosimetern. Das wiederum erlaubt eine hohe Ortsauflösung des Dosimeters und eine hohe Messgenauigkeit.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Sensor, insbesondere eine Kammer und/oder ein Halbleitersensor verstanden, beispielsweise eine Halbleiterdiode oder ein Halbleiterkristall wie Diamant oder Silizium. Alternativ kann es sich bei dem Sensor beispielsweise um einen Szintillator mit Lumineszenzdetektor handeln.
Unter der Dosimetersonde wird diejenige Vorrichtung verstanden, in der der Sensor aufgenommen ist, und die mittels einer elektrischen Leitung mit der Auswerteeinheit verbindbar ist oder verbunden ist.
Unter dem Merkmal, dass die Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Durchführen der angegebenen Schritte wird insbesondere verstanden, dass die Steuereinheit über einen digitalen Speicher verfügt, in dem Programmkode abgelegt ist. Dieser Programmkode führt dazu, dass die Steuereinheit die angegebenen Schritte automatisch durchführt.
Unter dem Merkmal, dass die Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Erfassen der zur elektrischen Ladung korrespondierenden Größe wird insbesondere verstanden, dass die Auswerteeinheit eingerichtet ist zum zeitintegrierten Erfassen der Größe über lückenlose Intervalle. Das heißt, dass die Größe über das vollständige Taktintervall erfasst wird. Bei der Größe kann es sich beispielsweise um die elektrische Ladung selbst, einen elektrischen Strom oder eine Spannung handeln, wenn das Dosimeter einen Vorverstärker aufweist.
Die elektrische Auswerteeinheit kann so eingerichtet sein, dass ein Störsignal zu Beginn des Taktintervalls herausgefiltert wird. Ein derartiges Störsignal wird in der Regel durch den elektromagnetischen Puls verursacht, der von dem Beschleuniger der Strahlungsquelle zu Beginn des Taktintervalls abgegeben wird und in die elektrische Leitung von dem Sensor zur Auswerteeinheit einkoppelt.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit eingerichtet zum Ermitteln der Messgröße aus den zumindest drei Roh-Messwerten. Vorzugsweise ist die die Auswerteeinheit zudem eingerichtet zum Ermitteln eines Untergrundsignals, das nichtperiodisch mit dem Takt des Strahlungsfelds ist aus den zumindest drei Roh-Messwerten. Bei bekannten Dosimetern werden besonders isolierte und geschirmte Zuleitungen verwendet werden, die einen triaxialen Aufbau haben und steife, ca. 1 mm dicke Isolationsschichten haben, um einen Isolationswiderstand von deutlich mehr als 1 Teraohm zu erreichen. Die wie angegeben ausgebildete Auswerteeinheit erlaubt es, die Leitungsdicke deutlich zu reduzieren, da daraus resultierende Fehler herausgerechnet werden können.
Besonders vorteilhaft ist ein Dosimeter, das einen Sensor umfasst, dessen aktives Sensorvolumen so klein ist, dass ein Strahlungsfeld mit einer Energiedosisleistung von 1 Gray pro Minute zu einem abgegebenen Strom von weniger als 10 Nanoampere führt.
Besonders günstig ist es, wenn das Sensorvolumen so klein ist, dass bei der angegebenen Energiedosisleistung der abgegebene Strom kleiner ist als ein Nanoampere. Es lassen sich sogar Sensorvolumina bis hinab zu einer Größe realisieren, die bei der angegebenen Energiedosisleistung einen abgegebenen Strom von deutlich weniger als 500 Pikoampere haben. Bei derartig kleinen Sensorvolumina könnte bei bekannten Dosimetern keine hinreichend hohe Messgenauigkeit gewährleistet werden. Ein erfindungsgemäßes Dosimeter hat auch bei so kleinen aktiven Sensorvolumina in der Regel eine relative Messgenauigkeit von 10^–3 oder besser.
Bevorzugt ist das Sensorvolumen so klein, dass ein Photonenpuls mit einer Pulslänge von 3 Mikrosekunden, der von einem Therapie-Beschleuniger stammt, in dem Elektronen mit vier Megaelektronenvolt bei einer Pulsrate von 300 Pulsen pro Sekunde verwendet werden und der eine mittlere Energiedosisleistung von 2 Gray pro Minute hat, zu einer abgegebenen Ladung von weniger als 50 Pikocoulomb führt. Dosimeter nach dem Stand der Technik benötigen deutlich höhere Ladungen pro Puls oder lange Integrationszeiten, um eine hinreichend hohe Genauigkeit zu haben. Bei dem erfindungsgemäßen Dosimeter kann trotz dieses kleinen Sensorvolumens eine relative Messgenauigkeit von 10^–3 oder besser erreicht werden.
Bevorzugt umfasst das Dosimeter einen Ladungsvorverstärker oder einen Stromvorverstarker zum Umwandeln der Ladung oder des elektrischen Stroms in ein Spannungssignal für die Auswerteeinheit. So lässt sich ein leichter auswertbares elektrisches Signal erhalten.
Bevorzugt umfasst die Auswerteeinheit ein Gerät zum Erfassen eines Triggersignals von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer therapeutischen Strahlungsquelle mit einem Elektronenbeschleuniger. Derartige therapeutische Strahlungsquellen werden gepulst betrieben. Sie erzeugen Strahlungspulse mit einer Pulsdauer von beispielsweise einer Mikrosekunde bis drei Mikrosekunden und mit einer Frequenz von 10 Hz bis 400 Hz, was einer Repetitionszeit von 100 Millisekunden bis 4 Millisekunden entspricht. Jeder Strahlungspuls wird dadurch eingeleitet, dass ein Elektronenstrahl auf eine vorgegebene Elektronenenergie beschleunigt wird. Die entsprechende Beschleunigungsvorrichtung erhält dazu ein Triggersignal von einer Steuerung des Strahlentherapiegeräts. Zu Beginn der Beschleunigung kommt es zu einem elektromagnetischen Impuls, der die Strahlungsmessung beeinflussen kann. Wird daher das Triggersignal erfasst, so kann eine Totzeit vorgesehen werden, nach der mit dem Messen der von dem Strahlungspuls freigegebenen Ladung oder der entsprechenden abgeleiteten Größe begonnen wird.
Der Begriff des Triggersignals ist dabei allgemein als Signal zu verstehen, das einen Strahlungspuls ankündigt. So wird auch der elektromagnetische Puls, der zu Beginn des Beschleunigungsvorgangs von der Strahlenquelle abgegeben wird, als Triggersignal betrachtet.
Alternativ oder additiv wird die zu der abgegebenen elektrischen Ladung korrespondierende Größe mit einer Abtastfrequenz abgetastet, die groß ist gegenüber der Taktfrequenz, so dass beispielsweise mehr als 10 Messwerte pro Taktintervall aufgenommen werden. Von der Auswerteeinheit wird dann über einen Flankenerkennungsalgorithmus die Flanke erkannt, die den Beginn des Taktintervalls anzeigt.
Ebenfalls additiv oder alternativ ist möglich, dass die zu der abgegebenen elektrischen Ladung korrespondierende Größe über Austasten oder über ein Filter gefiltert wird, so dass der Störimpuls zu Beginn des Taktintervalls unterdrückt wird.
Die Dosimetersonde eines jeden Dosimeters muss kalibriert werden. Dazu wird die Dosimetersonde beispielsweise so in ein Wasserbad getaucht, dass der Strahl durch 10 Zentimeter Wasser läuft, bevor er auf die Dosimetersonde trifft. Als Bezugsnormal wird eine Referenz-Dosimetersonde mit einer Ionisationskammer in das Wasserbad an entsprechender Stelle in den Strahl gehängt wird. Die zu kalibrierenden Dosimetersonde wird danach an der gleichen Stelle platziert. Hat der Röntgenstrahl, wie bei Therapiebeschleunigern üblich, nur einen kleinen Durchmesser, so wird sein Strahlungsfeld durch die Anwesenheit der Dosimetersonde und ihrer Zuleitung gestört. Die Kalibrierung mit der Referenz-Dosimetersonde führt dadurch zu einem Fehler, was ein Problem darstellt.
Zur Lösung dieses Problems wird eine Dosimetersonde vorgeschlagen, die einen Sensor, der bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladungen abgibt, und eine elektrische Leitung für die elektrischen Ladungen aufweist, umfasst, wobei die Leitung aus einem wasseräquivalenten Material besteht.
Diese Dosimetersonde mit einer möglichst dünnen und wasseräquivalenten Zuleitung kann während der Kalibrierung in der Nähe der zu kalibrierenden Dosimetersonde im Strahl verbleiben, so dass zuvor genannte Nachteile nicht eintreten.
Unter einem für ionisierende Strahlung wasseräquivalenten Material versteht man dabei ein Material, dass für alle relevanten Wechselwirkungen gleiche Streuquerschnitte besitzt wie Wasser. Dies bewirkt, dass der Strahlungstransport in einem Wasserbad durch seine Anwesenheit vorteilhafterweise nicht gestört wird. Im wesentlichen sind der Photoeffekt der inneren Elektronen, der Paarbildungseffekt und die Comptonstreuung zu berücksichtigen. Erstere hängen in verschiedener Potenz von der Kernladungszahl, letztere von der Elektronendichte und damit wesentlich vom Wasserstoffgehalt der Substanz ab.
Besonders bevorzugt, weist die Leitung zumindest eine Kohlefaser zum Ableiten der elektrischen Ladung auf. So wird der Einfluss der Zuleitung auf das Messergebnis weiter reduziert. Die Verwendung von Kohlefasern vermeidet Metalle, die grundsätzlich wegen einer wesentlich höheren Kernladungszahl als der Sauerstoff im Wasser die Wasseräquivalenz verschlechtern. Durch Isolationsschichten oder zusätzliche Fasern aus Kunststoffen, die einen massebezogen höheren Wasserstoffgehalt als Wasser haben, kann die Elektronendichte der gesamten Leitung erhöht, durch Lufteinschluss in den Kohlefaserleitungen die Massedichte wiederum auf die von Wasser gesenkt werden. Diese Luftkanäle dienen vorteilhafterweise gleichzeitig zur nötigen Belüftung der Ionisationskammern, wobei die Kohlefasern eine Filterwirkung bezüglich Luftverunreinigungen, insbesondere Staub aufweisen.
Vorzugsweise haben die Kohlenfasern zusammen einen Durchmesser von unter einem Millimeter. Dadurch wird der Einfluss der Messleitung weiter reduziert.
Günstig ist es, wenn die Leitung eine Koaxial-Leitung ist. Besonders günstig ist es, wenn die Leitung eine Triaxial-Leitung ist. Eine Koaxial-Leitung umfasst eine Schirmisolation, einen leitfähigen Schirm, eine innere Isolation und eine leitfähige Seele, wobei die genannten Schichten von außen nach innen gezählt wurden. Eine Triaxial-Leitung umfasst zusätzlich von außen nach innen eine äußere Isolation und eine äußere Schirmung um die Koaxial-Leitung herum.
Beispielsweise besteht die äußere Isolation aus Polyolefin und hat einen Innendurchmesser von 0,6 mm bei einer Wandstärke von 0,04 mm. Der äußere Schirm kann Kohlefasern und ein Acryl-Graphit-Kolloid umfassen. Die Schirmisolation umfasst bevorzugt einen Polytetrafluorethylen-Schlauch mit einem Innendurchmesser von 0,4 mm bei einer Wandstärke von 0,05 mm. Der innere Schirm umfasst bevorzugt geflochtene Kohlefasern, wobei beispielsweise dreihundert Kohlefasern mit einem Durchmesser von 5 μm verwendet werden können. Als innere Isolation kann Polytetrafluorethylen in Form eines Schlauchs mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm bei einer Wandstärke von 0,05 mm verwendet werden. Als Seele werden beispielsweise 5 μm-Kohlefasern verwendet, wobei 600 Kohlefasern ausreichend sind.
Wenn das Sensorvolumen eine Ionisationskammer ist, insbesondere mit Volumen kleiner 100 Kubikmillimeter, kann Wasser in das Ionisationskammervolumen hinein diffundieren. Das Ionisationskammervolumen muss daher belüftet werden. Bei dünnen Zuleitungen funktioniert das schlecht. Bevorzugt werden erfindungsgemäß die Zwischenräume zwischen den Isolationsschichten, in denen sich die Schirme und die Seele befinden zur Be- und Entlüftung von Ionisationskammern benutzt. Dieses vermeidet vorteilhafterweise einen zusätzlichen für die Wasseräquivalenz nachteiligen größeren Durchmesser.
Durch den Hin- und Rückweg für die Luft über die schlauchartigen Zwischenräume, kann durch zusätzliche Maßnahmen, wie Pumpen, der Luftaustausch beschleunigt werden. Eine mögliche einfache Maßnahme ist das Erwärmen einer Kabelöffnung an der Anschlussseite am Vorverstärker mittels Widerstandsheizung. Dieser Temperaturunterschied an den Öffnungen der Hin- und Rückleitung für Luft führt über den Kamineffekt zu Lufttransport. Statt Luft kann dieses auch mit anderen Gasen vorgenommen werden, um ein anderes Ansprechvermögen des Dosimeters zu erreichen.
Bevorzugt ist der Sensor von einem Kunststoffgehäuse umgeben. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Kunststoff wasseräquivalent ist. Alternativ zu wasseräquivalenten Kunststoff für das Sensorgehäuse und einer wasseräquivalenten Zuleitung können auch gewebeäquivalenter Kunststoff und gewebeäquivalente Zuleitung verwendet werden, wenn die Dosimetersonde zur Dosisbestimmung in Gewebe oder Gewebeäquivalent eingesetzt werden sollen. Gewebeäquivalenz ist gegeben, wenn die Wechselwirkungsquerschnitte und die Dichte der verschiedenen Effekte ähnlich zu dem der entsprechenden biologischen Gewebe sind.
Strahlentherapiegeräte emittieren Ionen, Protonen, Elektronen oder Photonen mit einem breiten Energiespektrum. Zur Messung der Energiedosis muss sichergestellt sein, dass die von der Dosimetersonde erfasste Ionisation unabhängig von Strahlungsart und Position auf diejenige Energiedosis schließen lässt, die in menschlichem Gewebe deponiert würde. Allerdings zeigen Sensoren beispielsweise auf Basis eines Siliziumkristalls, eine Ionisation, die auf eine solche Weise von der Sekundärelektronen-Energie abhängt, dass ein direkter Rückschluss auf die Energiedeposition in Wasser nicht möglich ist.
Gemäß dem Stand der Technik wird dieses Problem dadurch gelöst, dass für ein vorgegebenes Spektrum der Strahlenquelle Korrekturfaktoren gemessen werden oder dem Sensor, der auch Sonde genannt werden kann, Pulver mit Elementen hoher Kernladungszahl hinzugefügt werden.
Dieses führt aber in realen Strahlungsfeldern zu erheblichen Abweichungen. Das gilt besonders, wenn der Durchmesser des eingestrahlten Strahls kleiner als 4 cm oder die Dosis im Randbereich eines Strahlungsfeldes gemessen werden muss.
Es ein Aufbau bekannt, der dieses Problem mit Hilfe zweier fast identischer Ionisationskammern löst, die sich nur in der Wahl des Kammerwandmaterials unterscheiden.
Nachteilig ist, dass durch die Baugröße, die Verwendung eines relativ großen Anteils schwerer Elemente und des eingebrachten Luftvolumens das zu messende Strahlungsfeld gestört wird, was nachteiligerweise zu unbekannten oder zu korrigierenden Abweichungen führt.
Dieses Problem wird gemäß einem Aspekt der Erfindung vorteilhafter gelöst durch eine Dosimetersonde, die neben dem ersten Sensor zumindest einen zweiten Sensor aufweist, der ein vom Sensormaterial des ersten Sensors verschiedenes Sensormaterial aufweist und der daher ein Zweitsensor-Ansprechvermögen für die verschiedenen Strahlungsanteile nach Teilchenart, Teilchenenergie und Einfallsrichtung aufweist, das sich von einem Erstsensor-Ansprechvermögen des ersten Sensors unterscheidet.
Beispielsweise sind die beiden Sensoren Halbleiterdioden aus unterschiedlichem Halbleitermaterial. Alternativ kommen auch baugleiche Ionisationskammern in Frage, in denen das Messgas unterschiedlich ist. Günstig ist die Verwendung von Halbleitersensoren, da diese wesentlich kleinere Abmessungen als Ionisationskammern haben und somit auch für Felder mit hohem Dosisgradienten geeignet sind und zudem an nahezu demselben Messort messen können.
Ein erfindungsgemäßes Dosimeter umfasst bevorzugt zumindest zwei verbundenen Dosimetersonden erfindungsgemäßen Sensoren, die nahe beieinander angeordnet sind. Günstig ist es, wenn im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit den verbundenen Sensoren mehrere Messungen hintereinander durchzuführen, wobei die Sensoren in Richtung ihrer Verbindungsachse verschoben werden, so dass genau am selben Messort, zu fast derselben Zeit, das Signal mit den verschiedenen Sensoren aufgenommen werden können.
Das relative Ansprechvermögen-Verhältnis bezüglich von Anteilen der Elektronenstrahlung mit einer bestimmten Energie zwischen zwei Sensoren kann mit der Bragg-Gray-Theorie beschrieben werden, wenn die Sensorabmessung klein ist gegen die Elektronenreichweite zu dieser Energie im Sensormaterial. Maßgeblich ist hier das relative Stoßbremsvermögen des Sensormaterials im Verhältnis zu dem von Wasser. Es erweist sich insbesondere für Silizium als Sensormaterial über die Energie im Bereich von einigen Kiloelektronenvolt bis mehreren Megaelektronenvolt als nahezu konstant, so dass die, hauptsächlich durch Elektronenstrahlung verursachte, Wasser-Energie-Dosis unabhängig vom Energiespektrum richtig angezeigt wird. Der zweite Sensor ist nun so gewählt, dass, wie im Folgenden beschrieben, Unterschiede bei der Ionisation aufgrund von Photonen im Bremsstrahlungsbereich kompensiert werden können.
Das zusätzliche Signal der Sensoren aufgrund von Photoelektronen kann in der Kermanäherung beschrieben werden, da die Sensorabmessungen klein sind gegen eine Schwächungslänge der Photoelektronen, aber groß zu der Reichweite der entstehenden Photoelektronen. Das zugehörige Signal ist proportional zum Massen-Energie-Absorptionskoeffizient für Photonen für das Sensormaterial. Der Photoeffekt trägt für moderate Energien, das heißt für Silizium als Sensormaterial unterhalb von 100 keV und von Gallium unter 200 keV, wesentlich bei und hängt stark von der Kernladungszahl der verwendeten Materialien ab.
Beispielsweise kann man einen Sensor als Siliziumdiode und einen zweiten als Galliumnitritdiode ausführen. Das Element mit der höchsten Ordnungszahl, im Beispiel also Gallium, ist dominant. Durch Messen an derselben Position kurzzeitig hintereinander gewinnt man zwei Signalverläufe, die abhängig vom Photonenuntergrund unterschiedlich sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der erste Sensor bezüglich einer Strahleinfallsrichtung des Strahlungsfelds vor dem zweiten Sensor angeordnet ist.
Aufgrund des zehnfach größeren Massen-Energieabsorptionskoeffizienten μ_en/ρ für Gallium (das im Galliumnitrit dominant ist) im Vergleich zum Silizium kann das Signal einer Galliumnitrit-Diode als Maß für den Signalanteil von Photonenstrahlung bis 100 keV benutzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind daher der erste Sensor und der zweite Sensor so gewählt, dass ein kermabedingter Anteil der abgegebenen elektrischen Ladung rechnerisch eliminierbar ist. Dazu wird beispielsweise die aktive Fläche des Galliumnitrit-Sensors auf 80 μm × 80 μm gewählt. In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt der kermabedingte Anteil der abgegebenen elektrischen Ladung herausgerechnet, so dass das resultierende Signal proportional zur Wasser-Energiedosis ist. Die Dosimetersonde kann dann als wasseräquivalent bezeichnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Dosimetersonde Teil eines Dosimeters, das zudem eine Auswerteeinheit aufweist. Diese Auswerteeinheit ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildet zum Ermitteln eines Bremsstrahlungsanteils. Auf diese Weise kann die Strahlqualität besonders detailliert beschrieben werden. Es ist dann zudem möglich, Fehlfunktionen der Strahlungsquelle durch Fehljustage von Blenden zu erkennen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Dosimetersonde gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 den Verlauf der abgegebenen elektrischen Ladung in Abhängigkeit von der Zeit mit einer Illustration der Auswertung für den Fall, dass zwei Messpunkte pro Taktintervall aufgenommen werden,
3 den Verlauf der abgegebenen elektrischen Ladung in Abhängigkeit von der Zeit mit einer Illustration der Auswertung für den Fall, dass drei Messpunkte pro Taktintervall aufgenommen werden,
4 den Verlauf gemäß der 2 und 3 für den Fall, dass eine große Anzahl an Messwerten aufgenommen wird,
5 einen Querschnitt durch eine quasi-wasseräquivalente Leitung der Dosimetersonde gemäß 1 und
6 eine erfindungsgemäße Dosimetersonde und
7 eine Belüftung durch die koaxiale Zuleitung.
1 zeigt ein Dosimeter 10 in einer schematischen Ansicht, das eine Dosimetersonde 12 umfasst. Die Dosimetersonde 12 besitzt neben einer Halterung einen Sensor 14, der seinerseits eine schematisch eingezeichnete Mittelelektrode 15 besitzt, die von einer Außenelektrode 16 umgeben ist. Bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung gibt die Mittelelektrode 15 elektrische Ladung Q ab, die durch eine Leitung 18 an eine Auswerteeinheit 20 geleitet werden.
Die Auswerteeinheit 20 umfasst einen Vorverstärker 22 und eine schematisch eingezeichnete Rechenvorrichtung 24. Die Rechenvorrichtung 24 kann als eigenständiger Prozessor, aber auch als Tischrechner ausgebildet sein.
Wird die Dosimetersonde 12 in ein schematisch eingezeichnetes Strahlungsfeld 26 eingebracht, wobei die Strahlen in einer Strahleinfallsrichtung R einfallen, so gibt die Mittelelektrode 15 eine elektrische Ladung Q ab, die über die Leitung 18 zum Vorverstärker 22 transportiert wird. Bei der Rechenvorrichtung 24 liegt dann eine Spannung U an.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung U über die Zeit t. Zu einem ersten Zeitpunkt t₁ gibt eine nicht eingezeichnete Strahlenquelle einen Strahlenimpuls von beispielsweise 3 Mikrosekunden Dauer ab. Durch eine elektromagnetische Einkopplung, den sogenannten EMV-Puls, in das Dosimeter, ergibt sich zunächst eine Spannungsspitze 28, die von der Auswerteeinheit 20 herausgefiltert, ausgetastet oder herausgerechnet wird. Die Spannung U steigt erst an und fällt dann streng monoton ab. Zu einem zweiten Zeitpunkt t₂ = t₁ + T erfolgt ein zweiter Puls, wobei T die Repetitionszeit ist, also die inverse Repetitionsfrequenz. Die Repetitionsfrequenz liegt in der Regel zwischen 10 Hz und 400 Hz und hängt von der verwendeten Strahlungsquelle ab.
4 zeigt, dass die Spannung U nicht auf Null abfällt, auch wenn zum Zeitpunkt t₁ + T_P keine Strahlung mehr existiert. T_P ist die Pulsverzögerung, die durch das RC-Glied 23 bestimmt ist. Die Spannung U kann als aus drei Teil-Spannungen zusammengesetzt beschrieben werden. Eine erste Teil-Spannung U_L entsteht durch die Umwandlung eines Leckstroms I_L durch den Vorverstärker 22, der den elektrischen Strom in eine elektrische Spannung U umwandelt. Der Leckstrom I_L ist zeitlich konstant. Der Leckstrom rührt hauptsächlich von mangelnder Isolation oder von einem thermischen Strom her. Zusätzlich können Netzbrummen oder andere Störungen überlagert sein, die nicht synchron zum Takt des Beschleunigers sind.
Ein zweiter Bestandteil der Spannung U ist eine Spannung U_P, die von parasitärer Ionisation stammt. Diese Ionisation entsteht beispielsweise in Lufthohlräumen in Steckverbindungen und verläuft sägezahnartig bzw. exponentiell. Die verbleibende Differenz ist die Signalspannung U_S = U – U₂ – U_P die zu einem Signalstrom korrespondiert und das eigentliche auszuwertende Signal darstellt.
2 kann daher entnommen werden, wie aus dem dort gezeigten Verlauf die Energiedosis D berechnet werden kann. So sind die ersten Messwerte, die die Spannungsspitze 28 bilden, ein Maß für die elektromagnetische Störpulseinstreuung durch die Strahlungsquelle. Die Höhe der Spannungsspitze 28 dient zur Erkennung eines Defekts der Abschirmung der Dosimetersonde 12 und der Leitung 18 (vgl. 1).
Zur besseren Trennung vom nachfolgenden Puls, der das Nutzsignal darstellt, wird das Maximum des Nutzsignals zeitlich nach hinten verschoben. Das erfolgt beispielsweise dadurch, dass ein RC-Glied 23 (vgl. 1) vor dem Eingang der Rechenvorrichtung 24 angebracht wird.
Ein Datenbereich ab einem Zeitpunkt t₁ + n·τ₂ wird zur Bestimmung des Untergrunds herangezogen. Dabei bezeichnet n eine kleine ganze Zahl, beispielsweise 1, 2, 3, 4, ... 10, und τ₂ ist die Zeitkonstante der Auswerteeinheit 20. Zum Ermitteln des Untergrunds wird der Verlauf der Kurve zwischen t₁ + n·τ₂ und t₂ durch eine Modellfunktion angepasst. Bei der Modellfunktion kann es sich um eine Konstante, ein Polynom erster oder höherer Ordnung, eine Exponentialfunktion oder eine Zusammensetzung hieraus handeln.
Der so erhaltene Untergrund wird von dem Signal abgezogen und hieraus die Signalspannung berechnet, die in ihrem Maximum die Signalhöhe U_H hat. Alternativ wird als Signalhöhe das Integral des Signals betrachtet. Dabei ist es möglich, dass zum Bestimmen des Maximums oder des Integrals die Differenz zwischen Signalspannung U_S und Untergrund durch Anpassen, beispielsweise mit einem Parabelabschnitt dritter oder höherer Ordnung angepasst wird. Alternativ kann ein komplettes Modell für das Signal des ganzen Taktintervalls eingepasst werden. Hierbei sind die Modellparameter unter anderem die Signalhöhe aus dem Nutzvolumen, die Signalhöhe aus parasitärem Volumen und ihre Zeitkonstanten, sowie das Untergrundsignal. Besonders bietet sich die Summe aus drei Exponentialfunktionen und einer Konstanten an.
2 zeigt schematisch, wie ein Verfahren durchgeführt wird, nachdem das Dosimeter 10 (vgl. 1) im Strahlungsfeld 26 angeordnet wurde. Zunächst wird ein Beginn eines Taktintervalls zum Zeitpunkt t₁ festgestellt. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Spannungsspitze 28 durch ein Flankenerkennungsverfahren ermittelt wird. Alternativ wird von der Strahlungsquelle ein Trägersignal abgegriffen.
2 zeigt den Fall, dass während des Taktintervalls vom Beginn eines ersten Impulses bis zu dem Zeitpunkt t₂, zu dem ein nachfolgender Puls detektiert wird, zwei Messpunkte in Form der zeitgemittelten Spannungen U₁ und U₂ gemessen werden. Die Spannungen U₁ und U₂ stellen die zur elektrischen Ladung korrespondierende relevante Größe dar. Die erste Spannung U₁ ist der erste Roh-Messwert U₁, die zweite Spannung U₂ der zweite Roh-Messwert U₂. Aus diesen beiden Roh-Messwerten U₁ und U₂ wird die Energiedosis durch Multiplikation der Differenz U₁ – U₂ mit einem Korrekturfaktor bestimmt.
3 zeigt den Fall, dass die Messpunktanzahl 3 beträgt, das heißt, dass drei Spannungen U₁, U₂, und U₃ aufgenommen werden. Der Untergrund, also die Summe aus Leckspannung U_L und der Spannung U_P von parasitärer Ionisation, wird durch Extrapolation der beiden letztgemessen Spannungen ermittelt. Die elektrische Ladung Q und damit die Energiedosis D ist damit proportional zu U₁ – (2·U₂ – U₃).
5 zeigt einen Querschnitt durch die Leitung 18 (vergl. 1). Diese Leitung 18 ist so aufgebaut, dass sie sich in ihrer Wechselwirkung mit Wasser ähnelt und daher als Wasseräquivalent bezeichnet werden kann. Die Leitung 18 umfasst eine äußere Isolation 30 aus einem Polyolefinschlauch mit einem Innendurchmesser von 0,6 mm bei einer Wandstärke von 0,4 mm. Radial darin ist ein äußerer Schirm 32 angeordnet, der aus 300 Kohlefasern besteht, die jeweils einen Durchmesser von 5 μm haben. Der äußere Schirm 32 umgibt eine Schirmisolation 34 aus einem Polytetrafluorethen-Schlauch, der einen Innendurchmesser von 0,4 mm und eine Wandstärke von 0,05 mm aufweist.
Die Schirmisolation 34 umgibt einen inneren Schirm 36, der wie der äußere Schirm aus 300 Kohlefasern mit einem Durchmesser von jeweils 5 μm besteht, die rundum geflochten sind. Der innere Schirm 36 umgibt eine innere Isolation 38 in Form eines Polytetrafluorethen-Schlauchs mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm bei einer Wandstärke von 0,05 mm. Die innere Isolation 38 umgibt schließlich eine Seele 40 in Form von 600 Kohlefasern mit einem Durchmesser von 5 μm.
1 zeigt, dass die Seele 40 mit der Mittelelektrode 15 in Kontakt steht. Der innere Schirm 36 ist mit einer Schirmelektrode 42 der Dosimetersonde 12 verbunden und der äußere Schirm 32 steht in Kontakt mit der Außenelektrode 16.
Die Mittelelektrode 15 ist verbunden mit der Seele 40 und der innere Schirm 36 liegt auf Verstärkererde, wohingegen der äußere Schirm 32 über eine Spannungsversorgung auf Potential gegen Verstärkererde gehalten wird.
6 zeigt schematisch ein Dosimeter 10, das neben dem ersten Sensor 14 aus Silizium einen zweiten Sensor 44 umfasst, der aus einem anderen Material, im vorliegenden Fall Galliumnitrit, aufgebaut ist. Der zweite Sensor 44 ist eng verbunden mit dem ersten Sensor 14. Beide Sensoren 14, 44 sind über jeweilige Leitungen 18.1, 18.2 mit jeweiligen Vorverstärkern 22.1, 22.2 verbunden, die ihrerseits mit den nicht eingezeichneten Rechenvorrichtungen verbunden sind. Über die oben beschriebenen Unterschiede in der Empfindlichkeit bezüglich verschiedene Strahlungsanteile werden von der Recheneinheit beispielsweise der Dosisanteil niederenergetischer Streuphotonen berechnet. Günstig ist es, die verbundenen Sensoren entlang der Richtung ihrer Verbindungsachse SR so zu bewegen, dass an derselben Position jeweils mit jedem Sensor gemessen wurde.
Die Kohlefasern, aus denen die Seele 40 der Leitung 18 hergestellt ist, haben bei einem Durchmesser von 5 μm und einer Länge von 1,50 m einen Widerstand von ca. 100 kΩ. Ein Kabel von ungefähr 100 Einzelfasern besitzt also einen Widerstand von 1 kΩ, der für die Ströme, die im vorliegenden Fall im Bereich von Nanoampere liegen, zu vernachlässigen ist. Weil Kohlenstoff im Gegensatz zu Metallen nur eine kleine Kernladungszahl von 6 besitzt und das Faserbündel sehr dünn ist, stört die Leitung 18 ein Strahlungsfeld 26 fast nicht. Zur Verbesserung der Wasseräquivalenz durch Erhöhung der Elektronendichte können Fasern aus Polyethylen zugefügt werden.
Es ist möglich, den äußeren Schirm 32 und/oder den inneren Schirm 36 mit Acrylharz-Graphit-Spray zu behandeln, so dass die Abschirmung verbessert wird. Dabei ist die Leitung 18 so ausgebildet, dass sie in ihrem Verhalten gegenüber Photonenstrahlungen möglichst stark dem Verhalten von Wasser ähnelt. Hierzu können auch Polymere aus teilfluorierten Kohlenwasserstoffen der Leitung 18 hinzugefügt werden. Die Leitungen 18 sind insbesondere so ausgeführt, dass sie in einem Wasserbad vor einem anderen Detektor bewegt werden kann, ohne dass sich dadurch das Messergebnis des zweiten Detektors ändert.
Bei dem Sensor 14 kann es sich um einen luftgefüllten Mikro-Ionisationssensor handeln. In diesem Fall umfasst die Leitung 18 bevorzugt einen Luftkanal zum Druckausgleich, wobei dieser Kanal mit der Mikro-Ionisationskammer in Kontaktverbindung steht.

10: Dosimeter
12: Dosimetersonder
14
15: Mittelelektrode
16: Außenelektrode
18: Leitung
20: Auswerteeinheit
22: Vorverstärker
23: nachgeschaltetes RC-Glied
24: Rechenvorrichtung
26: Strahlungsfeld
28: Spannungsspitze
30: äußere Isolation
32: äußerer Schirm
34: Schirmisolation
36: innerer Schirm
38: innere Isolation
40: Seele
42: Schirmring
44: zweiter Sensor
D: Energiedosis
R: Strahleinfallsrichtung
SR: Scanrichtung
Q: elektrische Ladung
U: Spannung
t: Zeit
T: Repititionszeit
T_P: Pulsdauer
U_L, I_L: Leckstrom
U_P; I_P: Strom durch parasitäre Ionisation
U_S: Signalspannung
U₁: erster Roh-Messwert
U₂: zweiter Roh-Messwert
U_H: Signalhöhe
n: natürliche Zahl

Claims

Dosimeter zum Ermitteln einer Energiedosis (D) eines Strahlungsfelds (26), mit einer Dosimetersonde (12), die (a) einen Sensor (14), der ein Sensorvolumen besitzt, das bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladungen (Q) abgibt, (b) eine Leitung (18) zum Übertragen der Ladungen (Q) und (c) eine Auswerteeinheit (20), die ausgebildet ist zum Erfassen einer zu der abgegebenen elektrischen Ladung (Q) korrespondierenden Größe (U) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist zum (d) Ermitteln eines Taktintervalls des Strahlungsfelds (26), (e) Erfassen einer Messpunktanzahl an Messpunkten der zur elektrischen Ladung (Q) korrespondierenden Größe (U) zu jeweils relativ zum Taktintervall gleich bleibenden Zeitpunkten, so dass pro Taktintervall ein erster Roh-Messwert (U₁) und zumindest ein zweiter Roh-Messwert (U₂) erhalten wird, und (f) Ermitteln einer zur in dem Sensorvolumen deponierten Energiedosis (D) in eindeutigem Zusammenhang stehenden Messgröße (D) aus den zumindest zwei Rohmesswerten (U₁, U₂).
Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist zum Ermitteln der Messgröße aus zumindest drei Roh-Messwerten (U1, U2, U3).
Dosimeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist zum Ermitteln eines Untergrundsignals, das periodisch mit dem Taktsignal des Strahlungsfeldes ist, aus den zumindest drei Roh-Messwerten (U1, U2, U3, ...).
Dosimeter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorvolumen so klein ist, dass ein Strahlungsfeld (26) mit einer Energiedosisleistung von 1 Gray pro Minute zu einem abgegebenen Strom von weniger als 10 Nanoampere führt.
Dosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorvolumen so klein ist, dass ein Strahlungspuls mit einer Pulslänge von 3 Mikrosekunden, der von einem medizinischen Strahlentherapiebeschleuniger bei einer Pulsrate von 300 Pulsen pro Sekunde und einer mittleren Energiedosisleistung von 2 Gray pro Minute stammt, zu einer abgegebenen Ladung von weniger als 100 Pikocoulomb führt.
Dosimeter nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ladungsvorverstärker oder einen Stromvorverstärker zum Umwandeln der Ladung oder des elektrischen Stroms in ein Spannungssignal für die Auswerteeinheit (20).
Dosimeter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist zum Erfassen eines Triggersignals von einer Strahlungsquelle, insbesondere einem medizinischen Strahlentherapiebeschleuniger.
Dosimeter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) einen zusätzlichen Eingang besitzt, auf den einzelne oder getaktete Ladungspulse beaufschlagt werden können, um die Auswerteeinheit (20) kalibrieren zu können.
Dosimetersonde gekennzeichnet durch (a) einen Sensor (14), der bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladungen (Q) abgibt, und (b) eine Leitung (18) für die elektrischen Ladungen, (c) wobei die Leitung (18) aus einem für Strahlung wasseräquivalenten Material besteht.
Dosimetersonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) zumindest eine Kohlefaser zum Ableiten der elektrischen Ladungen aufweist.
Dosimetersonde nach der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlefaser einen Durchmesser von unter 1 mm hat.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) Kunststofffasern umfasst.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) eine Koaxial-Leitung ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) eine Triaxal-Leitung ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) eine Entlüftungsleitung umfasst, die mit dem Sensor (14) zum Belüften verbunden ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (18) getrennte Luftwege zur Belüftung und zur Entlüftung umfasst.
Dosimetersonde nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erhöhen einer Temperaturdifferenz an den dem Sensor (14) abgewandten Öffnungen der getrennten Luftwege, so dass zur Belüftung und zur Entlüftung der Luftaustausch im Sensor erhöhbar ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) von einem wasseräquivalenten Kunststoffgehäuse umgeben ist.
Dosimetersonde gekennzeichnet durch zumindest einen zweiten Sensor (44) mit einem von einem ersten Sensor (14) verschiedenen Sensormaterial, der ein Zweitsensor-Ansprechvermögen für verschiedene Strahlungsanteile nach Teilchenart, Teilchenenergie und Einfallsrichtung aufweist, das sich von einem Erstsensor-Ansprechvermögen des ersten Sensors (14) unterscheidet.
Dosimetersonde nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (14) in unmittelbarer Nähe des zumindest einen zweiten Sensors (44) angeordnet ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormaterial des ersten Sensors (14) und das Sensor material des zumindest einen zweiten Sensors (44) so gewählt sind, dass ein Dosisbeitrag eines nach Teilchenart und Teilchenenergie bestimmten Anteils des Strahlungsfeldes bestimmbar ist.
Dosimetersonde nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sensoren (14, 44) mittels einer Leitung (18) angeschlossen sind, die eine Kohlefaser zum Ableiten der elektrischen Ladungen aufweisen.
Verfahren zum Ermitteln einer Energiedosis (D) eines gepulsten Strahlungsfeldes (26), mit den Schritten: (a) Anordnen eines Dosimeters, das einen Sensor (14) mit einem aktiven das bei Bestrahlung mit ionisierender Strahlung elektrische Ladung (Q) abgibt, Sensorvolumen umfasst, im Strahlungsfeld (26), (b) Ermitteln eines Taktintervalls des Strahlungsfelds (26), (c) Erfassen einer Messpunktanzahl an Messpunkten einer zur elektrischen Ladung korrespondierenden Größe zu jeweils relativ zum Taktintervall gleich bleibenden Zeitpunkten, so dass pro Taktintervall ein erster Roh-Messwert (U1) und zumindest einer zweiter Roh-Messwert (U2) erhalten wird, und (d) Ermitteln der Energiedosis (D) aus den zumindest zwei Roh-Messwerten (U1, U2).
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlquerschnitt des Strahlungsfelds (26) höchstens 40 Millimeter beträgt.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Sensorvolumen so groß ist, dass das Dosimeter im zeitlichen Mittel einen elektrischen Strom von höchstens 10 Nanoampere abgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Energiedosis (D) ein Abziehen eines Untergrundsignals umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Energiedosis (D) ein Abziehen einer Energiedosis aus parasitären Volumenanteilen des Sensors (14) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Energiedosis aus parasitären Volumenanteilen des Sensors ein Abziehen der Energiedosis (D) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergrundsignal aus einer Anzahl an im Taktintervall am Ende liegenden Messpunkten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergrundsignal in Form einer Geraden ermittelt wird, die im Taktintervall am Ende liegende Messpunkte interpoliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedosis (D), die parasitären Energiedosis aus parasitären Volumenanteilen des Sensors (14) und das Untergrundsignal durch Einpassen einer Modellfunktion in die in einem Taktintervall liegenden Messpunkte gewonnen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Taktintervalls ein Erfassen eines Triggersignals eines Beschleunigers umfasst, dessen Gamma-Strahlungsfeld (26) vermessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Taktintervalls mittels Flankenerkennung in den Sensordaten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ans räche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle das Strahlungsfeldes (26) ein Strahlentherapiegerät ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, gekennzeichnet durch den Schritt Wiederholen der Schritte (a) bis (d) für eine Mehrzahl an unterschiedlichen Positionen, so dass eine ortsabhängige Energiedosis oder Energiedosisleistung erhalten wird.