Foton dedektörlerinin kalibrasyonu için bazı nıst/adcl demet kalitelerinin karakterize edilmesi ve hava-kerma kalibrasyon sabitinin belirlenmesi için bir prosedür oluşturulması
Characterization of some nist/adcl beam qualities for calibration of the photon detectors and establishment of a procedure for the determination of air-kerma calibration coefficient
Yazar: ESRA VARLI
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tıbbi ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan x-ışın ölçüm cihazlarının kalibrasyonu, x-ışınlarını ölçen sistemlerin doğru fonksiyon yaptığının garanti edilmesi açısından oldukça önemlidir. Özellikle medikal alanda, radyoloji ve radyoterapi uygulamaları için x-ışınlarını kullanan sistemlerin kalite kontrol testlerinde bu cihazlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca radyasyondan korunma açısından, bu x-ışını ölçen sistemlerini kullanan bireylerin anlık maruz kaldıkları dozun tespitinde, bu cihazların doğru kalibre edilerek kullanılması kritik bir işlemdir. Bir radyasyon izleme cihazının kalibrasyonu, belirli bir ölçüm noktasında radyasyon alanlarının belirlenmesinde; radyasyon tipinin, şiddetinin ve dozunun doğru izlenmesini kontrol etmek için de gereklidir. Kalibrasyon işlemleri, genelde NIST veya PTB PSDL-Birincil Standart laboratuvarı tarafından izlenebilir, bir SSDL-İkincil Standart laboratuarı (örneğin PTW, Almanya) tarafından,  kavite iyon odaları için gama foton demetleri (137Cs veya 60Co) ve serbest-hava iyon odaları için ise x-ışın demetleri kullanılarak kalibre edilmiş referans bir cihazla karşılaştırılarak yapılır. Bu amaçla, ISO 4037-1'e uygun ISO demet kaliteleri Türkiye dahil olmak üzere genellikle Avrupa ülkelerinde ve AAPM TG-61'e uygun NIST/ADCL demet kaliteleri de Amerika ve Kanada'da kullanılmaktadır. Bu tezde, NIST/ADCL x-ışın demet kalitelerinden 40-100 kVp gerilim aralığında konvansiyonel bir x-ışın tüpü kullanılarak elde edilmiş ve daha sonra birinci yarı değer kalınlığı (1. HVL) ve yüzde homojenlik katsayısı (%h) parametreleri ile karakterize edilmiştir. NIST H40, H60, H100 ve M100 için elde edilen deneysel veriler, standartta verilen anma değerleri ile uyum göstermiş ve bu değerler aynı zamanda SpectrumGUI ve Xcomp5r simülasyon programları ile hesaplanarak karşılaştırılmıştır. NIST M40, H30  ve daha düşük enerji demet kaliteleri ile L-demet serisinin tamamı için nominal demet karakteristikleri ise sağlanamamıştır. Bu demet kalitelerinin elde edilememesi kullanılan konvansiyonel x-ışın tüpünün yüksek doğal (inherent) filtrasyona (mm Al)  sahip olması ve demet önüne yerleştirilecek yeterli incelikte filtrelerin bulunmayışından kaynaklanmıştır. Elde edilmesi istenilen bu NIST demet kaliteleri için nispeten düşük doğal filtrasyona sahip uygun bir x-ışın donanımın kullanılmasını gerektiği sonucu çıkarılmıştır. Bununla birlikte, belirli bir ışınlama konfigürasyonunda, bazı NIST demet kaliteleri ile ISO demet kalitelerinin özellikleri benzer olduğundan bu demet kaliteleri çeşitli x-ışın dedektörlerinin (örneğin, Radcal, Unfors gibi iyon odalarının) kalibrasyon faktörlerinin belirlenmesi için kullanılmıştır. Kalibrasyon ölçümleri AAPM TG-61 protokolüne uygun olarak gerçekleştirilmiştir. NIST ve eşdeğeri ISO demetleriyle belirlenen kalibrasyon faktörleri % 95-100 arasında uyumlu bulunmuştur. Ayrıca, bazı GM sayaçları ve eşdeğer doz ölçen Hp(10) dedektörleri, ISO s-Cs (0,662 MeV) kaynağı kullanılarak ve PTW kalibrasyonlu referans bir silindirik iyon odası ölçümleri ile karşılaştırılarak kalibre edilmiştir. Bu tezde elde edilen sonuçlar, SSDL çalışmalarının ana konusu olan dedektör kalibrasyonu bakımından tartışılmıştır.

Abstract:
The calibration of  x-ray measuring instruments used in medical and industrial applications is a very important point to ensure their correct measurement operation of these devices. Especially these instruments used in medical field are commonly  employed  in the quality control tests of the x-ray devices used for radiology and radiotherapy applications. The dose results obtained from these instrumensts are also used for the determination of the radiation doses of which individuals do work with these devices, and thus the correct calibration of these monitoring instruments is  a critical procedure. The calibration of a radiation monitoring instrument is also required to check the accurate monitoring of radiation fields in determining type of radiation, intensity and dose at a given measurement point. Calibrations are often performed by comparing the instrument to Secondary Standard(such as PTW in Germany) traceable to a primary standard such as either NIST or PTB in which include free-air chambers for x-rays and cavity ionization chambers for 137Cs or  60Co for gamma-rays. For this aim, ISO beam qualities in accordance with ISO 4037-1 are generally used in European Countries including Turkey and NIST/ADCL beam qualities in accordance with AAPM TG-61 are used in  America and Canada.  In this thesis, some of NIST/ADCL x-ray beam qualities were obtained in the range of 40–100 kVP  tube voltage by employing  a conventional x-ray tube and then characterized in terms of first half-value layer(1.HVL) and the percentage homogeneity coefficient (h%). The experimental results obtained for NIST H40, H60, H100 and M100 are agreed well with their nominal values and those calculated from SpectrumGUI and Xcomp5r simulation programs. The low energy beam qualities of below NIST M40 and H30, and all L-beam series do not meet their nominal beam characteristics. This is mainly due to the existing high inherent filtration in mm Al of the presently used conventional x-ray tube and lack of the required thinnest filters to be placed in front of beam. This implies that there needs to use a proper x-ray equipment having relatively low inherent filtration to produce the desired NIST beam qualities.  However, a few NIST beam qualities similar to some of ISO beam qualities at a specific irradiation configuration were then used to determine the calibration factors of a number of x-ray detectors (e.g., Radcal, Unfors ion chambers). The calibration measurements were carried out  in accordance with AAPM TG-61 protocol. Under NIST and equivalent ISO beam qualities, the obtained calibration factors agree reasonably well with each other by 95-100%.  Additionally, several survey meters such as G-M counters and dose equivalent Hp(10) detectors were also calibrated using ISO s-Cs(0.662 MeV) source by means of a calibrated reference ion chamber. The obtained results are discussed in view of the detector calibration taken part in the core of SSDL works.