Langer-Hansel, K. (2010). Thermolumineszenzdosimetrie in gemischten Strahlenfeldern [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/159845
Im Weltraum bzw. in Raumstationen und -fahrzeugen sind Menschen und Materie einem erhöhten Maß von kosmischer Strahlung eines breiten Energiespektrums ausgesetzt. Ein beträchtlicher Teil der resultierenden Strahlung zeichnet sich durch eine hohe biologische Wirksamkeit aus. Um diese zu quantifizieren, werden unterschiedliche aktive und passive Messsysteme wie Ionisationskammern, gewebeäquivalente Proportionalzählrohre, Kernspurfilme, nukleare Emulsionen, Teilchenspektrometer, Neutronendetektoren sowie Thermolumineszenzdosimeter verwendet. Thermolumineszenzdosimeter eignen sich besonders gut zur Messung der absorbierten Energiedosis, da sie leicht und klein sind und keine externe Energiezufuhr benötigen (der Transport von 1 kg Material auf die ISS kostet ungefähr 22.000 EUR). Jedoch besteht das Problem, dass sich die Ausbeute von Thermolumineszenzdosimetern (TL-Ausbeute) mit steigendem LET ändert: Die absorbierte Dosis wird verfälscht. Das unterschiedliche Verhalten der TL-Ausbeute zweier Dosimetertypen TLD-300 (CaF2:Tm) und TLD-700 (LiF:Mg,Ti) kann ausgenützt werden, um den wirksamen LET eines gemischten Strahlenfeldes zu bestimmen. Hierfür wird das Verhältnis (Ratio) der absorbierten Dosis beider Dosimetertypen verwendet, um den wirksamen LET zu erhalten. Um die Dosis gemäß der TL-Ausbeute zu korrigieren, wurden die TL-Ausbeute und die Ratio in Abhängigkeit des wirksamen LET ermittelt. Die TL-Ausbeute wurde mittels Bestrahlungen am HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator) in Chiba, Japan, und mittels Berechnungen anhand eines Simulationprogrammes (SRIM - Stopping and Range of Ions in Matter) ausgewertet. Abschließend kann das Verhältnis (Ratio) der TL-Ausbeute beider Dosimetertypen gegen den wirksamen LET aufgetragen werden. Die absorbierte Dosis kann dann über die Auswertung der Ratio und der TL-Ausbeuteentsprechend korrigiert werden. Diese sogenannte Ratio-Methode wurde anhand von experimentallen Daten der internationalen Projekte Matroshka-1 und Matroshka-2A aufgestellt und überprüft und mit der bestehenden HTR-Methode (High-temperature-ratio)verglichen. Die Strahlenexposition eines menschlichen Torso, der innerhalb und außerhalb der international Raumstation ISS (International Space Station) angebracht war, wurde ausgewertet.
In space, space stations and crafts, people are exposed to a very high level of cosmic rays of a broad energy spectrum. A considerable part of the resulting radiation is characterized by a high biological effectiveness. In order to quantify this, different active and passive measurement systems, such as ionization chambers, tissue equivalent proportional counters, nuclear track films, nuclear emulsions, particle spectrometer, neutron detectors and thermoluminescence dosemeters are used. Thermoluminescence dosemeters (TLDs) are particularly well suited for measuring the energy absorbed dose because they are lightweight and small, and require no external power supply (the transport of 1 kg of material on the ISS will cost about 22,000 EUR). However, the problem is that the efficiency of TLDs (TL-efficiency) changes with increasing LET: the absorbed dose is falsificated. The different behavior of the TL-efficiency of two types of dosemeters - TLD-300 (CaF2:Tm) and TLD-700 (LiF:Mg,Ti) - can be exploited to determine the effective LET of a mixed radiation field. For this purpose, the ratio of the absorbed dose of both dosemeters is used to obtain the effective LET. To correct the dose according to the TL-efficiency, the TL-efficiency and the ratio as a function of effective LET have been determined. The TL-efficiency was evaluated by means of irradiation at HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator) in Chiba, Japan, and by means of calculations based on a simulationprogram (SRIM). Finally, the ratio of the TL-efficiency of both dosemeters vs. the effective LET was recorded. The absorbed dose can be corrected by mean of the evaluation of the ratio and the TL-efficiency. This so-called ratio-method was compared and verified with the existing HTR-method (high-temperature-ratio) by using data from the international projects Matroshka-1 and -2A: the radiation exposure of a human phantom inside and outside the International Space Station (ISS) was measured.
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