Tierärztliche Hochschule Hannover
Vergleich und Optimierung der Messeigenschaften von Thermolumineszenzdosimetern der neuartigen Typen
GR - 200 und MCP-100D
INAUGURAL - DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
( Dr. med. vet. )
vorgelegt von Tehnja Christina Stock
Wittmund
Hannover 2011
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Literaturübersicht 3 2.1 Strahlenphysikalische Grundlagen 3 2.1.1 Der Strahlungsbegriff 3 2.1.2 Ionisierende Strahlung 3 2.1.3 Dosisbegriffe 4 2.1.3.1 Energiedosis 4 2.1.3.2 lonendosis 5 2.1.3.3 Kerma 6 2.1.3.4 Äquivalentdosis 7 2.1.3.5 Dosisleistung 7 2.1.3.6 Strahlenschutzrelevante Dosisgrößen 8 2.1.4 Dosimetrie und Dosimeter 9 2.1.4.1 Physikalische Grundlagen der Dosimetrie 10 2.1.4.1.1 Das Bändermodell 10 2.1.4.2 Ionisationskammer 12 2.1.4.3 Zählrohre 13 2.1.4.4 Halbleiterdetektor 16 2.1.4.5 Szintiilationszähler 17 2.1.4.6 Thermolumineszenzdosimeter 18 2.1.5 Auswertung derTL-Dosimeter 21 2.1.5.1 ReadoutderTLD 21 2.1.5.2 Annealing derTLD 23 2.1.5.3 Glühkurven derTLD 24 2.1.6 Initialisierung derTLD 26 2.1.7 Untere Nachweisgrenze derTLD 27 2.1.7.1 Bestimmung der unteren Nachweisgrenze 28 2.2 Das TL-Material LiF:Mg,Cu,P 28 2.2.1 Entwicklungsgeschichte des Materials LiF:Mg,Cu,P 28 2.2.2 Grundlegende Eigenschaften von LiF:Mg,Cu,P 29
Inhaltsverzeichnis
2.2.3 Hersteller und Materialien 30 2.3 Beeinflussung der Dosimetereigenschaften durch äußere Parameter.. 31 2.3.1 Einfluss des Annealings 31 2.3.2 Einfluss des Readouts , 34 2.3.3 Einfluss der Heizrate 36 2.3.4 Glühkurven 37 2.3.5 Einfluss der äußeren Parameter auf die untere Nachweisgrenze 39 2.4 Dosismessbereich und Linearität von TLD 42 2.5 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens 44 3. Material und Methoden 46 3.1 Materialien 46 3.1.1 Dosimeter 46 3.1.2 Aufbewahrung derTLD 47 3.1.3 Auslesegerät 49 3.1.3.1 TLD Reader Typ 5500 49 3.1.3.2 Software 53 3.1.4 Temperofen 54 3.1.5 Bestrahlung der TLD mit einer Referenzdosis 55 3.1.5.1 Irradiator 55 3.1.6 Verwendete Materialien zur Bestimmung der Energieabhängigkeit der
TLD 57 3.2 Untersuchungsablauf 59 3.2.1 Initialisierung der TLD 59 3.2.1.1 Initialisierung im Reader 59 3.2.1.2 Initialisierung im Temperofen 60 3.2.2 Untersuchungen zur unteren Nachweisgrenze derTLD 62 3.2.2.1 Variation des Parameters Readouttemperatur 62 3.2.2.2 Variation des Parameters Annealingtemperatur 63 3.2.2.3 Variation des Parameters Heizrate 64 3.2.3 Überprüfung der Auswirkungen des Annealings 65
Inhaltsverzeichnis III
3.2.4 Untersuchungen zur Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens derTLD 65 3.2.4.1 Auswertung der Untersuchungen zur Energieabhängigkeit
des Ansprechvermögens derTLD 67 3.2.5 Statistische Verfahren 68 4. Ergebnisse 70 4.1 Initialisierung 70 4.1.1 Initialisierung im Reader 70 4.1.1.1 Material MCP-100D (Gruppe 1) 70 4.1.1.2 Material GR-200 (Gruppe 2) 72 4.1.2 Initialisierung im Temperofen 73 4.1.2.1 Material MCP-100D (Gruppe 3) 73 4.1.2.2 Material GR-200 (Gruppe 4) 75 4.2 Ergebnisse der Untersuchungen zur unteren Nachweisgrenze 76 4.2.1 Untere Nachweisgrenze nach verschiedenen Initialisierungsverfahren 77 4.2.2 Variation der Parameter Readout- und Annealingtemperatur 78 4.2.2.1 TLDvomTypMCP-100D 78 4.2.2.2 TLD vom Typ GR-200 81 4.2.3 Einfluss der Readout- und Annealingparameter auf das
Ansprechvermögen 84 4.2.3.1 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material MCP-100D 84 4.2.3.2 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material GR-200 85 4.2.4 Einfluss des Parameters Heizrate 86 4.2.4.1 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material MCP-100D 86 4.2.4.2 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material GR-200 89 4.3 Überprüfung der Auswirkungen des Annealings 92 4.3.1 TLD vom Typ MCP-100D 92 4.3.2 TLD vom Typ GR-200 93 4.4 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens derTLD 95 4.4.1 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens von MCP-100D 95 4.4.2 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens von GR-200 96
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5. Diskussion 99 5.1 Initialisierungsverfahren 99 5.1.1 Initialisierung im Reader 99 5.1.2 Initialisierung im Temperofen 100 5.1.3 Vergleich der Initialisierungsverfahren 101 5.2 Untersuchungen zur unteren Nachweisgrenze 102
5.2.1 Vergleich der unteren Nachweisgrenzen nach Anwendung
verschiedener Initialisierungsverfahren 102 5.2.2 Einfluss der Readout- und Annealingparameter auf die untere
Nachweisgrenze .- 105 5.2.2.1 TLD vom Typ MCP-100D 105 5.2.2.2 TLD vom Typ GR-200 111 5.2.3 Einfluss des Parameters Heizrate 114 5.2.3.1 TLDvomTypMCP-100D 114 5.2.3.2 TLD vom Typ GR-200 116 5.3 Überprüfung der Auswirkungen des Annealings 116 5.3.1 TLDvomTypMCP-100D 117 5.3.2 TLD vom Typ GR-200 119 5.3.3 Vergleichende Beurteilung des Restsignals von MDP-100D und
GR-200 120 5.4 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens derTLD 121 5.4.1 TLD vom Typ MCP-100D 121 5.4.2 TLD vom Typ GR-200 123 5.4.3 Korrektionsfaktor kojLD bei Dosismessungen mit dem Material
LiF:Mg,Cu,P 123 5.5 Empfehlenswerte Parameter für TLD der Typen MCP-100D und
GR-200 im Niedrigdosisbereich 124 6. Zusammenfassung 126 7. Summary 128 8. Anhang 130 8.1 In der Dissertation verwendete TTP 130
Inhaltsverzeichnis
8.2 Ergebnisse zur Initialisierung 131 8.2.1 MCP-100D (Gruppe 1) 131 8.2.2 MCP-100D (Gruppe 3) 134 8.2.3 GR-200 (Gruppe 2) 136 8.2.4 GR-200 (Gruppe 4) 139 8.3 Ergebnisse der Untersuchungen zur unteren Nachweisgrenze 141 8.3.1 MCP-100D 141 8.3.2 GR-200 152 8.4 Ergebnisse zu den Auswirkungen des Annealings 164 8.4.1 MCP-100D 164 8.4.2 GR-200 166 8.5 Ergebnisse zur Energieabhängigkeit 169 8.5.1 MCP-100D 169
8.5.1.1 Ermittelte Dosiswerte derTLD vom Typ MCP-100D
bei verschiedenen Strahlenqualitäten in [nC] 169 8.5.1.2 Mittels Unidos ermittelte Referenzdosiswerte in [nC] 172 8.5.1.3 Korrektionsfaktoren KQ von MCP-100D bei
verschiedenen Strahlenqualitäten 172 8.5.2 GR-200 173
8.5.2.1 Ermittelte Dosiswerte der TLD vom Typ GR-200 bei
verschiedenen Strahlenqualitäten in [nC] 173 8.5.2.2 Mittels Unidos ermittelte Referenzdosiswerte von GR-200
in [nC] 176 8.5.2.3 Korrektionsfaktoren KQ von GR-200 bei
verschiedenen Strahlenqualitäten 176 9. Literaturverzeichnis 177
