Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Vergleich und Optimierung der Messeigenschaften von Thermolumineszenzdosimetern der neuartigen Typen GR-200 und MCP-100D

Stock, Tehnja Christina

Radiation protection is of great importance in veterinary medicine because there are often people in the control area during x-ray diagnostics. Apart from film dosimeters regulated by law Thermoluminescence Dosimeters (TLDs) are particularly suitable for radiation measurements on exposed body parts (e.g. hands). Since the discovery of a new, highly sensitive TLD material based on LiF:Mg,Cu,P in 1978 (NAKAJIMA et al. 1978) this material has continually been improved. After the patent of Harshaw Chemical Co. (USA) expired, various companies developed TLD materials based on Lif:Mg,Cu,P, for example the Chinese product GR-200 (Solid Dosimetric Detector and Method Laboratory, Beijing 102205, China) and the Polish material MCP-100D (TLD Poland, Krakow, Poland). In this study two TLD materials GR-200 and MCP-100D were compared and the influence of different readout and annealing parameters on the lower detection limit was investigated. A small lower detection limit is important for the accuracy of measurements especially at measurements in low dosages used in x-ray diagnostics. Two different initialisation procedures were used to achieve a constant sensitivity and a low fluctuation of the zero indication. For both types of dosimeters an initialisation in a temper oven led to better results. Based on these results and the publications by SÀEZ VERGARA and ROMERO 1996 and PITERS and. BOS 1990,  initialisation in a temper oven for ten times at 240 °C for 10 minutes is suggested in order to reach a constant sensitivity and a small zero indication. To investigate the influence of the initialisation procedure on the lower detection limit of the two TLD materials the TLDs were irradiated with a defined dose and the lower detection limit was determined. To date there are no other studies that examine the direct influence of initialisation on the lower detection limit. Irrespective of the initialisation procedure used the lower detection limit of the GR-200 type dosimeters was the same. For the material MCP-100D an initialisation in the temper oven led to a smaller lower detection limit than an initialisation in the reader. The difference between the lower detection limit of the material GR-200 (0,35 ± 0,17) µSv and the TLD material MCP-100D (1,8 ± 0,8) µSv was highly significant. Because the time for  initialisation in the temper oven is shorter and the initialisation can be shortened when using less annealing cycles, an initialisation in a temper oven is the method of choice. The influence of the readout and annealing parameters on the lower detection limit of the two TLD materials was also examined. For this the TLDs were readout and annealed at temperatures between 230 and 260 °C. In conclusion the mean lower detection limit of all examined readout and annealing parameters for GR-200 (0,36 ± 0,05) µSv type dosimeters was much smaller than the lower detection limit of MCP-100D (1,14 ± 0,46) µSv dosimeters. For the GR-200 material the lower detection limit was under 0,5 µSv for all examined readout temperatures whereas this value was never reached with MCP-100D type dosimeters. Overall, for both materials there was only a small dependence of the lower detection limit on the readout temperatures in the range 230 to 250 °C. Only a readout temperature of 260 °C led to a significantly increased lower detection limit. As a result of this study, a readout temperature of 250 °C is recommended for both materials. A readout at this temperature led to a small lower detection limit and a small residual signal.

Da in der Tiermedizin bei Röntgenuntersuchungen häufig Personen im Kontrollbereich anwesend sind, spielt der Strahlenschutz eine große Rolle. Neben den amtlich vorgeschriebenen Filmdosimetern bieten sich Thermolumineszenzdosimeter (TLD) zur Ermittlung der Personendosis an besonders exponierten Körperteilen (z.B. Hände) an. Seitdem im Jahre 1978 erstmals von einem neuen, hochsensitiven TLD-Material auf der Basis von LiF:Mg,Cu,P berichtet wurde (NAKAJIMA et al. 1978), wurde dieses Material stetig weiterentwickelt. Nach Ablauf des Patents durch Harshaw Chemical Co (USA) haben viele Hersteller TLD-Materialien auf der Basis von LiF:Mg,Cu,P entworfen, darunter auch das chinesische Produkt GR-200 (Solid Dosimetric Detector and Method Laboratory, Beijing 102205, China) und das polnische Material MCP-100D (TLD Poland, Krakau, Polen). In der vorliegenden Studie wurden die beiden TLD-Materialien GR-200 und MCP-100D miteinander verglichen und der Einfluss verschiedener Readout- und Annealingparameter auf ihre untere Nachweisgrenze untersucht. Eine niedrige untere Nachweisgrenze ist wichtig im Hinblick auf die Messgenauigkeit, insbesondere bei Messungen im Niedrigdosisbereich, wie sie in der Röntgendiagnostik durchgeführt werden. Zunächst wurden die Dosimeter zwei verschiedenen Initialisierungsprozeduren unterzogen, um ein konstantes Ansprechvermögen und geringe Schwankungen der Nullanzeige zu erzielen. Bei beiden Dosimetertypen führte eine Initialisierung im Temperofen zu besseren Ergebnissen. Aufgrund der eigenen Ergebnisse und der Literaturangaben (SÀEZ – VERGARA u. ROMERO 1996, PITERS u. BOS 1990) kann eine Initialisierung im Temperofen über 10 Durchgänge bei 240 °C für 10 Minuten empfohlen werden, um ein konstantes Ansprechvermögen und eine geringe Nullanzeige zu erreichen. Um den Einfluss des Initialisierungsverfahrens auf die untere Nachweisgrenze der beiden TLD-Materialien untersuchen zu können, wurden die TLD nach der Initialisierung mit einer definierten Dosis bestrahlt und die untere Nachweisgrenze bestimmt. In der Literatur gab es bislang keine Studien, die sich mit dem direkten Einfluss der Initialisierung auf die untere Nachweisgrenze beschäftigten. Die untersuchten TLD vom Typ GR-200 wiesen unabhängig vom Initialisierungsverfahren dieselbe untere Nachweisgrenze auf. Beim Material MCP-100D ergab eine Initialisierung im Temperofen eine niedrigere untere Nachweisgrenze als eine Initialisierung im Auslesegerät. Insgesamt konnte beim Material GR-200 eine höchst signifikant niedrigere untere Nachweisgrenze von (0,35 ± 0,17) µSV erreicht werden als beim Material MCP-100D mit (1,8 ± 0,8) µSv. Da der Zeitaufwand bei einer Initialisierung im Temperofen geringer ist und die Initialisierung zudem durch weniger Annealingdurchgänge verkürzt werden kann, ist die Initialisierung im Temperofen als Mittel der Wahl anzusehen. Des Weiteren wurde in dieser Studie der Einfluss der Readout- und Annealing-Parameter auf die untere Nachweisgrenze der beiden TLD-Materialien untersucht. Hierzu wurden die TLD bei Temperaturen zwischen 230 und 260 °C ausgelesen und gelöscht. Insgesamt lag die mittlere untere Nachweisgrenze aller untersuchten Readout- und Annealingparameter bei den TLD vom Typ GR-200 mit (0,36 ± 0,05) µSV deutlich unter der unteren Nachweisgrenze von (1,14 ± 0,46) µSv der TLD vom Typ MCP-100D. Sie lag beim Material GR-200 bei allen untersuchten Readouttemperaturen immer unter 0,5 µSv, während dieser Wert beim Material MCP-100D nie erreicht werden konnte. Insgesamt wurde bei beiden Materialien nur eine geringe Abhängigkeit der unteren Nachweisgrenze von den Readout- und Annealingtemperaturen im Bereich von 230 bis 250 °C beobachtet. Lediglich Temperaturen von 260 °C führten zu signifikant höheren unteren Nachweisgrenzen. Für beide Materialien kann aufgrund der Ergebnisse dieser Studie bei Messungen im Niedrigdosisbereich eine Readouttemperatur von 250 °C empfohlen werden. Ein Readout bei dieser Temperatur führt zu einer niedrigen unteren Nachweisgrenze und einem geringen Restsignal.

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Stock, Tehnja Christina: Vergleich und Optimierung der Messeigenschaften von Thermolumineszenzdosimetern der neuartigen Typen GR-200 und MCP-100D. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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