Experimentelle Untersuchung der Sättigungskorrektion einer PTW Roos-Ionisationskammer in gepulsten Strahlungsfeldern mit hoher Pulsdosis bei verschiedenen Pulsdauern

ZusammenfassungIn gasgefüllten Ionisationskammern als Strahlungsdetektoren tritt beim Sammeln der Ladungsträger ein Rekombinationseffekt auf. Dieser Effekt muss in der Dosimetrie durch den Sättigungskorrektionsfaktor kS berücksichtigt werden. Die physikalische Beschreibung des Sättigungsfaktors für gepulste Strahlung nach Boag, Hochhäuser und Balk ist bekannt und bestätigt. Jedoch gilt sie nur unter der Annahme, dass die Pulsdauer gegenüber der Sammelzeit der Ionisationskammer kurz ist. In dieser Arbeit wird zunächst die Sättigungskorrektion bei Pulsdauern von 4 μs in Abhängigkeit von der Pulsdosis experimentell untersucht, wobei sich die Theorie von Boag, Hochhäuser und Balk bei Pulsdosen bis zu ca. 230 mGy erneut bestätigt. Bei längeren Pulsdauern nimmt der Korrektionsfaktor jedoch ab und erreicht bei ca. 200 μs Pulsdauer 75% des für kurze Pulse geltenden Wertes. Dieser verminderte Rekombinationseinfluss wird durch die Reaktionskinetik der Ionenrekombination als Reaktion zweiter Ordnung gedeutet. Dieser Effekt ist für klinische Linearbeschleuniger mit typischen Pulsdauern von 4 μs für Pulsdosen bis zu ca. 120 mGy bei PTW Roos-Kammern vernachlässigbar.

In gas-filled ionization chambers as radiation detectors, the collection of the charge carriers is affected by the recombination effect. In dosimetry this effect must be accounted for by the saturation correction factor kS. The physical description of the correction factor by Boag, Hochhäuser and Balk for pulsed radiation is well established. However, this description is only accurate when the pulse length is short compared to the collection time of the ionization chamber. In this work experimental investigations of the saturation correction factor have been made for pulses of 4 μs up to pulse doses of about 230 mGy, and the theory of Boag, Hochhäuser and Balk was again confirmed. For longer pulses, however, the correction factor decreases and at a pulse duration of about 200 μs reaches 75% of the value valid for short pulses. This reduced influence of the ion recombination is interpreted by the reaction kinetics of ion recombination as a second-order reaction. This effect is negligible for PTW Roos chambers at clinical linear accelerators with 4 μs pulse duration for pulse doses up to 120 mGy.