Отечественные рутениевые терапевтические источники бета-излучения_Тимофеев_Л.В

Сигнальный экземпляр

Указанные выше аппаратура, устройства, источники составляют основу метрологической поверочной схемы для средств аттестации терапевтических источников бета-излучения. Рабочим эталоном единиц ПД МПД бетаизлучения в этой схеме СЛУЖИТ установка ЭК-2 (ВЭТ—9—84).

Установка с воздушной экстраполяционной ионизационной камерой ЭК-2 предназначена для измерений МПД бета-излучения в материале, эквивалентном мягкой биологической ткани, от плоских закрытых источников бета-из- лучения. Измерительные электроды изготовлены на покрытых графитом цилиндрических блоках из плексигласа диаметром 50 и высотой 20 мм. Площади их равны 0,122; 0.783 и 7,92 см2. Потенциальный электрод выполнен из алюминированной териленовой пленки толщиной около 1 мг/см2. Конструкция камеры позволяет проводить измерения ионизационного тока при расстояниях между электродами 0,1—0.5 мм и больше, при необходимости до 15 мм. Ионный ток камеры измеряется электроизмерительным устройством, собранным по схеме Таунсенда. Установка позволяет измерять МПД от источников площадью 0,25—144 см2 как непосредственно у поверхности источников, так и на расстоянии до 300 мм от нее. Диапазон измеряемых ионизационных токов составляет 10-14—10-3А. Токи утечки камеры не превышают 10-13 А. Среднее квадратическое отклонение результата определения отношения значения тока в камере к ее глубине не превышает 0,2—2 % неисключённый остаток систематической погрешности не более 3 %.

Установка с сцинтилляционными детекторами СКД предназначена для относительных измерений МПД бета-излучения в материале, эквивалентном биологической ткани. Дозиметр имеет две сменные головки для измерений с плоскими источниками и источниками, имеющими форму сферических сегментов. Детекторы из сцинтиллирующей пластмассы на основе полистирола представляют собой шайбы диаметром 2,6 и толщиной 1,2 мм и диаметром 10 и толщиной 1 мм. Они имеют оптический контакт с фотоумножителем ФЭУ-127, работающим в токовом режиме. Держатель с детектором можно наклонять на угол до 50° от вертикали; максимальный радиус качания равен 40 мм. Диапазон значений фотонов 10-5— —10-9 А. Установка позволяет измерять МПД в диапазоне 1,4 *10-4—1.0 *10_1 Гр/с при граничных энергиях бета-излучения 0,1—3,5 МэВ.

51

Методы, используемые в ибф мз ссср, для определения физико−дозиметрических характеристик зтиби

52

Выводы.

1.Выбраны основные и дополнительные радиационно-физические характеристики, исследуемые и контролируемые при создании и аттестации терапевтических бета-источников.

2.Определены основы метрологической поверочной схемы для средств аттестации указанных источников.

53

3.Созданы дозиметрические приборы и устройства для абсолютных и относительных измерений МПД, создаваемых бета-источниками.

4.Установлены требования к созданию образцовых дозиметрических источников бета-излучения.

Рабочий эталон единиц поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы β-излучения

В период 1981—1984 гг. в Институте биофизики Минздрава СССР и Научнопроизводственном объединении «Всесоюзный НИИ метрологии им. Менделеева» создан рабочий эталон единиц поглощенной дозы (ПД) и мощности поглощенной дозы (МИД) β-излучения в тканеэквивалентной среде. Назначение эталона — метрологическое обеспечение работ в медицине, в частности лучевой терапии. Необходимость создания рабочего эталона диктуется требованиями обеспечения единства измерений при создании, выпуске и применении закрытых терапевтических радионуклидных источников излучения, а также повышения их точности. Это стало особо актуальным в связи с расширением номенклатуры и увеличением объема выпуска источников β-излучения, используемых в медицинской практике.

Лечебный эффект от применения радионуклидных источников существенно зависит от точности определения ПД в облучаемых тканях и органах человека. Для эффективного лечения, по мнению врачей-радиологов, погрешность определения ПД β-излучения в ряде случаев не должна превышать 5—7%.

Наиболее точным и распространенным методом определения МПД и ПД β-излучения является ионизационный и, в частности, метод экстраполяционной камеры.

Экстраполяционная камера — разновидность тканеэквивалентной полостной ионизационной камеры [5, 7], с помощью которой измеряют ионизацию в полости приграничного слоя тканеэквивалентного вещества. МПД β-излучения

втканеэквивалентном веществе определяется на основе соотношения Брэгга

— Грея [7] через значения относительных массовых тормозных способностей для электронов в этом веществе и в воздухе, усредненных по действующему спектру β-излучения [4].

Метод экстраполяционной камеры осуществлен в государственном первичном эталоне единиц ПД и МПД β-излучения (ГЭТ 9—82), утвержденном

в1982 г. [6].

Созданный рабочий эталон (ВЭТ-9-2— 84) включает измерительную установку с ионизационной экстраполяционной камерой, вспомогательные измерительные средства, а также набор переменного состава источников β-излучения на основе радионуклидов 90Sr+90Y, 204Т1, 147Рm и осуществляет хранение единиц ПД (Гр) и МПД (Гр-с-1) в диапазоне энергии β-излучения от 0,02 до 3 МэВ.

Диапазоны измерения ПД β-излучения составляют от З-10-2 до 10 Гр, МПД β-излучения — от 1-10-5 до 1 Гр-с-1. Среднее суммарное квадратическое откло-

54

Сигнальный экземпляр

нение результата сличения с государственным первичным эталоном ГЭТ-9— 82 — эталоном СЭВ [6] (совместно с эталоном ГДР) не превышает 2,5%, при среднем квадратическом отклонении результатов измерений эталона — 1,5%; неисключенная систематическая погрешность — 3%.

Методика передачи размера единиц от государственного первичного эталона рабочему эталону заключается в сличении с помощью компаратора, в качестве которого используются плоские источники β-излучения. При этом последовательно определяются значения МПД и ГЭТ и на ВЭТ от плоского источника β -излучения на заданных расстояниях по поверхности источника и при одинаковых значениях площади измерительного электрода экстраполяционной камеры. Погрешность передачи размера единиц от первичного к рабочему эталону не превышает 0,5%. Методика передачи размера единицы от ВЭТ образцовым и рабочим средствам измерений в виде дозиметров и источников β -излучения осуществляется с помощью компараторов, позволяющих передавать раз мер едини-

55

цы от плоских β-источников источникам сферической и цилиндрической формы. Среди них сцинтилляционный дозиметр типа СКД-1 с фотоумножителем, работающим в токовом режиме [2], и химический дозиметр на основе водного раствора бензоата кальция [1]. Передача размера единицы ПД β-излу- чения этим дозиметрам осуществляется также с помощью аттестованных на ВЭТ-9-2—84 плоских β-источников, при этом дополнительно исследуется глубинное распределение доз от источников в активном веществе дозиметров. Погрешность измерения ПД и МПД на этих установках не превышает 10—12%.

Основные результаты измерений обрабатываются по специально разработанным программам на ЭВМ. Главными задачами рабочего эталона ВЭТ 9-2—82 являются передача размера единиц ПД и МПД образцовым средствам измерений в виде дозиметров и источников β-излучения медицинского назначения и аттестация рабочих средств измерения и источников, непосредственно используемых в медицинской практике. Со времени создания установки с экстраполяционной камерой систематически проводились работы по исследованию радиационных и дозиметрических характеристик вновь разрабатываемых медицинских источников β-излучения. В последнее время на рабочем эталоне проведены исследования 20 типов β-аппликаторов на основе радионуклидов 204Т1 и 90Sr+90Y, разработанных для использования в офтальмологии, а также исследована серия аппликаторов для дерматологии и оториноларингологии.

Комплекс средств измерений рабочего эталона единицы ПД и МПД β-излучения будет и в дальнейшем использоваться для проведения научноисследовательских и медицинских исследований в области радиационной дозиметрии, а также радиационных исследований вновь разрабатываемых медицинских источников β-излучения.

Созданный рабочий эталон входит в систему вторичных — рабочих — эталонов в области дозиметрии ионизирующих излучений, обеспечивая эффективность применения β-источников в медицине.

Рабочий эталон ВЭТ-9-2-84

C целью обеспечения единства измерений, в здравоохранении СССР при создании, выпуске и применении ЗТИБИ для КЛТ разработан, создан, исследован и введен в действие рабочий эталон единиц поглощенной дозы (Грея) и мощности поглощенной дозы (Грея в секунду) бета-излучения, предназначенный для хранения указанных единиц и передачи их размера рабочим мерам и средствам.

Установка с камерой ЭК-2 утверждена в качестве эталона ВЭТ-9-2-84 приказом №13 генерального директора НПО им. Менделеева от 28.01.85г. Эталон ВЭТ 9-2-84 входил в систему вторичных (рабочих) эталонов СССР в области дозиметрии ионизирующих излучений и имел паспорт Госстандарта.

Эталон включает в себя средства измерения, вспомогательные устройства, компараторы: ионизационная воздушная плоскопараллельная экстрапо-

56

Сигнальный экземпляр

ляционная камера ЭК-2; набор мер МПД переменного состава из источников бета-излучения с радионуклидами прометий-147, технеций-99, таллий-204, стронций-90+иттрий-90, предназначенный для передачи размера единицы МПД и контроля стабильности работы эталона.

Диапазоны измерений ∆Дβ /3.10-2,10 Гр/; ∆Рβ/1.10-5,1.0 Грс-1/.

Среднее квадратическое отклонение результата измерений при сличении с ГЭТ не более 2,5%. Энергетический диапазон бета-излучения Егр=/0,02, 30МэВ/ или /3,500 Дж/.

Для практического применения системы передачи размера единиц ПД и МПД бета-излучения ЗТРИИ от Государственного первичного эталона к рабочим мерам и приборам разработана Ведомственная локальная поверочная схема, регламентирующая соподчинение образцовых и рабочих мер и приборов, устанавливающая погрешность измерений при передаче размера единиц от одного разряда к другому.

Точные методы измерения ПД БИ. ЗТРИИ.

Установка с ионизационной воздушной экстраполяционной камерой

Для измерения мощности дозы бета-излучения в тканеэквивалентных органах от дискретных источников была сконструирована, построена и отлажена установка с ионизационной плоско-параллельной экстраполяционной камерой ЭК-2.

Установка состоит из камеры, электроизмерительного блока, блока питания

57

ла в виде цилиндров с размерами: высота 15-25 мм, диаметр 50 мм.

Параллельность поверхностей торцов для всех электродов составляет 20-30 микрон на 50 мм. Торцевые поверхности с собирающими зонами и боковые поверхности электродов для создания проводящего слоя покрыты графитом. Раствор, приготовленный из одной части по объему графита в виде порошка, трех частей этилацетатат и одной – этилового спирта наносился на электроды тонким слоем. После сушки при комнатной температуре графит стирали тампоном из ваты, смоченной этиловым спиртом. Эту процедуру повторяли несколько раз до получения полупрозрачного слоя, который уже не стирался тампоном, и удалить который можно было только соскабливая его вместе с материалом основы. Поверхностное сопротивление обработанных таким образом электродов равнялось 3 ком. На торцевой поверхности электрода затем была нанесена узкая и неглубокая кольцевая канавка. Внутренняя часть образовавшегося круга представляет собой собирающую зону. Внешняя часть поверхности служит охранным кольцом. Электрический контакт собирающей зоны с измерительной схемой осуществляется через графитовый стержень из карандаша диаметром 2 мм.

Таким образом были изготовлены четыре собирающих электрода различного диаметра. В таблице «Э» приведены некоторые данные по этим электродам.

Диаметры собирающих электродов и ширина разделительной канавки измерялась на микроскопе типа МИР-2. В таблице приведены средние значения по 10 измерениям и соответствующие им среднеквадратичные ошибки.

58

Сигнальный экземпляр

Таблица 2 Некоторые технические характеристики собирающих электродов

Блок с собирающим электродом крепится к латунному кольцу (27) с помощью трех болтов. Параллельность кольца (27) составляет 10-20 микрон на 58 мм. В крепежное кольцо (27) ввинчиваются три латунных стержня (28), задача которых с одной стороны фиксировать собирающий электрод в определенном положении, и с другой стороны служить приспособлением, с помощью которого электроды можно было бы легко вынимать из их гнезд при замене.

Латунное хромированное кольцо (16) прижимает териленовую пленку с напыленным на нее с внутренней стороны слоем алюминия, териленовой пленки. Полная толщина пленки равна 0,9 мг/см2. Специальное приспособление позволяет сильно натягивать пленку так, чтобы на ней не было морщин.

Рабочий объем камеры заключен между териленовой пленкой, служащей высоковольтным и собирающим электродом.

Межэлектродное расстояние меняется путем перемещения фланца (32) по резьбовой втулке (30) с шагом 0,5 мм. С внешней стороны втулки по кругу нанесены 100 делений, поворот на одно деление соответствует изменению межэлектронного расстояния на 5 микрон. На отсчетной втулке (31) нанесены метки со шкалой, относительно которой производится учет числа оборотов. Грубое

59

измерение глубины камеры производится с помощью индикатора типа КИ-10 (35) по числу оборотов.

При измерениях поглощенной дозы источник излучения помещается на предметный столик (17) из плексигласа, который с помощью подъемного устройства (20) от оптического микроскопа с контролируемым перемещением 2μ может перемещаться по вертикали в пределах нескольких сантиметров. В определенном положении стол отделяется от подъемного устройства (24) и крепится к камере.

При приближении широкого плоского источника к камере ток растет, достигая максимального значения при контакте с пленкой входного окна камеры. При дальнейшем продвижении источника, пленка входного окна может прогнуться, рабочий объем – уменьшиться и, как результат, уменьшится и ток камеры. На рисунке ниже приведены графики, иллюстрирующие зависимость тока от расположения источника по отношению к высоковольтному электроду.

Рис. 3.3.1. Зависимость тока в камере от расположения источника по отношению к высоковольтному электроду. Металлический источник с 90Sr+90Y, величина зазора в камере – 1 мм.

60