Dosimetric characteristics of an unshielded p-type Si diode: linearity, photon energy dependence and spatial resolution

The unshielded Si diode PTW 60012, used for accurate measurements of the transversal dose profiles of narrow photon beams, has been investigated with regard to its linearity, photon energy dependence and spatial resolution. The diode shows a slight supralinearity, i.e. increase of the response with pulse dose, by 3% over the pulse dose range 0.1 to 0.8 mGy. In p-type silicon, supralinearity results from the increased chance for radiation-induced electrons to escape recombination when the pulse dose increases. Over the energy range from 6 to 15 MV, the response decreases by about 4%. This small variation of the response results from partial compensation between the influences of the secondary electron energy on the mass stopping power ratio silicon/water and on electron backscattering from the silicon chip. The lateral response function of the examined diode has a full half width of 1.3 mm. Dose profiles of 5 mm half-width can still be recorded with negligible error.

ZusammenfassungDie unabgeschirmte Si-Diode PTW 60012, die bei kleinen Photonenfeldern zur genauen Messung der Dosis-Querprofile dient, wurde hinsichtlich ihrer Linearität, Photonen-Energieabhängigkeit und räumlichen Auflösung untersucht. Die Diode zeigt eine leichte Supralinearität in Form einer Zunahme des Ansprechvermögens um 3% im Pulsdosisbereich 0.1 bis 0.8 mGy. In p-Silizium entsteht die Supralinearität durch die mit der Pulsdosis zunehmende Wahrscheinlichkeit, dass strahleninduzierte Elektronen der Rekombination entkommen können. Im Energiebereich von 6 bis 15 MV nimmt das Ansprechvermögen um ca. 4% ab. Diese geringe Änderung des Ansprechvermögens ergibt sich aus einer teilweisen Kompensation zwischen den Einflüssen der Sekundärelektronen-Energie auf das relative Massenbremsvermögen Silizium/Wasser und die Elektronen-Rückstreuung durch den Silizium-Chip. Die laterale Ansprechfunktion der untersuchten Diode hat eine volle Halbwertsbreite von 1.3 mm. Dosisprofile von 5 mm Halbwertsbreite werden noch praktisch fehlerfrei aufgelöst.