О возможности использования медицинских линейных ускорителей электронов в качестве источника поля эталонного импульсного фотонного излучения

Генерирующие источники импульсного фотонного излучения находят все большее применение в науке и промышленности. В связи с этим растёт потребность в приборах дозиметрического контроля, способных работать в полях импульсного фотонного излучения. Однако до настоящего времени нет исчерпывающей методики, описывающей критерии выбора источников эталонных полей импульсного фотонного излучения, необходимых для калибровки и поверки дозиметрического оборудования. Целью работы являлось изучение возможности использования медицинского линейного ускорителя электронов (далее ЛУЭ) в качестве генерирующего источника эталонного поля импульсного фотонного излучения для калибровки и поверки дозиметрического оборудования. В работе исследовались основные характеристики поля фотонного излучения (спектр и средняя энергия излучения, мощность кермы в воздухе и мощность амбиентного эквивалента дозы Ḣ*(10), создаваемая полем в заданной точке), генерируемого ЛУЭ в двух режимах работы: 6 МВ и 18 МВ. Дополнительно исследовалась возможность ослабления интенсивности фотонного излучения ЛУЭ свинцовым фильтром. Экспериментальное определение мощности кермы в воздухе (далее мощность кермы), генерируемой полем фотонного излучения ЛУЭ в заданной точке, производилось путём прямых измерений при помощи эталонного дозиметра. Расчёт спектра и средней энергии фотонного излучения ЛУЭ, производился при помощи Монте-Карло моделирования в программе Fluka. На основе результатов измерений и моделирования произведен расчёт мощностей амбиентного эквивалента дозы Ḣ*(10), генерируемых ЛУЭ в заданной точке. Установлено, что свинцовый фильтр эффективно ослабляет фотонное излучение ЛУЭ как по мощности кермы, так и по мощности амбиентного эквивалента дозы до уровней, подходящих для калибровки и поверки дозиметрического оборудования, предназначенного для работы в полях импульсного излучения. Показано, что свинцовый фильтр существенно влияет как на спектр фотонного излучения ЛУЭ, так и на его среднюю энергию.

1. Коржик М.В. Перспективы ядерно-физических исследований в Беларуси // Журнал Белорусского государственного университета. Физика. – 2021. – C. 62–66. DOI: 10.33581/2520-2243-2021-3-62-66

2. Brady L.W., Yaeger T.E. Encyclopedia of Radiation Oncology. Springer, 2013, 1015 p.

3. ISO 4037-3:2019. Radiological protection-X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters and for determining their response as a function of photon energy – Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the measurement of their response as function of energy and angle of incidence – Introd. 30.01.2019. – International Organization for Standartization, 2019. – P. 68

4. Дозиметр ДКС-АТ5350/1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://atomtex.com/ru/oborudovanie-dlya-kalibrovki-i-poverki-dozimetry-etalonnye/dozimetr-dks-at53501 [Дата доступа 20/12/2022].

5. Belousov A.V. The Dose from Secondary Neutrons during the Operation of Modern Medical Accelerators /

6. A.V. Belousov [et al.] // Moscow University Physics Bulletin. – 2019. – Vol. 74. – No. 6. – P. 551–558. DOI: 10.3103/s0027134919060080

7. Battistoni G. Overview of the FLUKA code / G. Battistoni [et al.] // Annals of Nuclear Energy. – 2015. – № 82. – Pp. 10–18. DOI: 10.1016/j.anucene.2014.11.007

8. Bohlen T. The FLUKA Code: Developments and Challenges for High Energy and Medical Applications / T.T. Bohlen [et al.] // Nuclear Data Sheets. – 2014. – № 120. – Pp. 211–214. DOI: 10.1016/j.nds.2014.07.049

9. Bednarz B. Monte Carlo modelling of a 6 and 18 MV Varian Clinac medical accelerator for in-field and out-field dose calculations: development and validation / B. Bednarz, X. Xu // Phys. Med. Biol. – 2009. – № 54. – Pp. 43–57. DOI: 10.1088/0031-9155/54/4/N01

10. Varian VitalBeam System Specifications. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://protechsolutions.com.ua/assets/files/varian-vitalbeam.pdf [Дата доступа 20/12/2022].

11. Varian iX System Specifications. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://protech-solutions.com.ua/assets/files/varian-clinac-ix.pdf [Дата доступа 20/12/2022].

12. Attix H. Introduction to radiological physics and radiation dosimetry. Wiley, New York, 1986.

13. Hubbell J. Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients 1 keV to 20 MeV for Elements Z = 1 to 92 and 48 Additional Substances of Dosimetric Interest / J. Hubbell, S. Seltzer – Maryland, USA, 1995. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/cover.html. [Дата доступа 10/06/2022].

14. Дозиметры рентгеновского и гамма излучения ДКС АТ1121, ДКС АТ1123. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://atomtex.com/ru/oborudovaniedlya-kalibrovki-i-poverki-dozimetry-etalonnye/dozimetrdks-at53501 [Дата доступа 20/12/2022].