Konstruktion eines winkelauflösenden Spektrometers und Doisimeters für den medizinisch-diagnostischen Arbeitsplatz

Das Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung eines Messgeräts, das die
winkelaufgelöste Charakterisierung gepulster Streustrahlungsfelder an medizinischdiagnostischen Arbeitsplätzen ermöglicht. Das dabei gewonnene Wissen über die
Höhe und die Verteilung der Ortsdosis erlaubt die Bewertung und Optimierung von
Strahlenschutzmaßnahmen. Für diese herausfordernde Messaufgabe wurde ein aus 15
unabhängigen Spektrometern bestehendes Messgerät entwickelt, wobei jedes dieser
15 Spektrometer auf der Kombination eines CeBr3-Szintillationskristalls mit einem
Geiger-Avalanche-Photodioden-Array als Detektor beruht. Die Nutzung von schnellen
Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) ermöglicht die Auswertung der Signale von
einzelnen Röntgenphotonen. Durch diese schnelle Signalverarbeitung und die sehr kurze Totzeit des Detektors kann das Messgerät auch bei hohen Dosisleistungen, wie sie in
medizinischen Strahlungsfeldern auftreten, eingesetzt werden. In der Datenauswertung
wird eine Impulshöhenanalyse vorgenommen und eine Ezienz- und Totzeitkorrektur
angewendet. Aus den so gewonnenen Spektren wird die Dosis für verschiedene Messgrößen berechnet. Dabei ist das Messgerät auf medizinisch-diagnostische Arbeitsplätze
abgestimmt – bezüglich des Energiebereichs von 15 keV bis 200 keV und des Dosisleistungsbereichs von 10 µSv/h bis 500 mSv/h – um den Anforderungen bei Messungen an
realen Arbeitsplätzen gerecht zu werden. Der Dosismessbereich dieses Prototyps ist
2 nSv bis 450 mSv und wird nur vom Speicherplatz des Digitalisierers begrenzt. Somit
ist die messbare Dosis größer als die zu erwartende Dosis pro Puls im Streustrahlungsfeld. Die Photonendetektionsezienz liegt bei 50 %, die Auösung bei einer Energie von
15 keV bei 50 % und bei 200 keV bei 20 %. Das Messgerät wurde in den standardisierten
Röntgenstrahlungsfeldern der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt validiert und
rückführbar kalibriert