3.3 Grundlagen der klinischen Ionisationsdosimetrie 3.3.1 ...

3.3 Grundlagen der klinischen Ionisationsdosimetrie
Sekundärelektronengleichgewicht an einem Punkt innerhalb eines Materials besteht,
wenn die in einem kleinen Volumenelement von Photonen auf Sekundärelektronen
übertragene, von diesen aus dem Volumenelement heraustransportierte und nicht in
Bremsstrahlung umgewandelte Energie gleich der von Sekundärelektronen in das Volumenelement
hineintransportierten und darin verbleibenden Energie ist.
Die Verwendung luftgefüllter Ionisationssonden, bei denen Sekundärelektronengleichgewicht mit der Kammerwand
herrscht, hat mehrere Vorzüge. Zum einen wird durch die Sekundärelektronen-
Gleichgewichtsbedingung der Einfluß (auch beliebiger Kammerwände) auf das Meßsignal verhindert. Zum
anderen zeigt eine unter Sekundärelektronengleichgewicht betriebene Kammer unabhängig vom Wandmaterial
ein Ansprechen, das proportional zur Luftkerma ist. Sollen die Ionisationssonden in beliebiger Umgebung
(Phantomen), deren Zusammensetzung sich vom empfindlichen Sondenvolumen unterscheidet, unter
Sekundärelektronengleichgewicht verwendet werden, so muß die Kammerwandung eine Stärke haben, die
größer als die maximale Reichweite der Sekundärelektronen in diesem Wandmaterial ist. Dadurch wird zusätzlich
sichergestellt, daß Sekundärelektronen aus der Umgebung das Sondenvolumen nicht erreichen können.
Die Sekundärelektronengleichgewichtsbedingung hat also praktische Konsequenzen für die Bau-
formen von Ionisationskammern. Typische Wandstärken kommerzieller Ionisationskammern, deren
Wandung aus näherungsweise luftäquivalenten Materialien wie Plexiglas oder Graphit (vgl. Ab-
schnitt 2.2.1) hergestellt sind, betragen je nach Energie der Photonenstrahlung etwa 0.01-0.5 g/cm 2 ,
was einer Dicke von ungefähr 0.1 mm bei 300 keV bis etwa 5 mm bei 60 Co-Gammastrahlung ent-
spricht. Kammern mit diesen Wanddicken erfüllen damit automatisch die zusätzliche Bedingung
des δ-Elektronengleichgewichts, sofern die Wandmaterialien ausreichend luftäquivalent sind.
Reicht die Kammerwandstärke der Ionisationskammer für die untersuchte Strahlungsqualität nicht
aus, so werden zur Herstellung des Sekundärelektronengleichgewichts sogenannte Verstärkungs-
kappen (Aufbaukappen) eingesetzt. Kammerwände können aber nicht beliebig dick gemacht wer-
den, da die Forderung nach der Konstanz des Photonenstrahlungsfeldes innerhalb des Meßvolu-
mens eine obere Grenze für die Kammerabmessungen bedeutet. Die Größe der Meßsonde muß im-
mer klein bleiben gegenüber der Halbwertschichtdicke der Photonenstrahlung. Ist dies nicht der
Fall, erstreckt sich das Sondenvolumen also über ein räumlich veränderliches Photonenstrahlungs-
feld, so kann die Gleichgewichtsbedingung für die Sekundärelektronen nicht mehr eingehalten wer-
den, da auf der Strahleintrittsseite wegen der verschiedenen Photonenintensität ein anderer Elektro-
nenfluß ausgelöst wird als auf der Strahlaustrittsseite der Kammer. Zum anderen entspricht die Me-
ßanzeige einem räumlichen Integral über ein veränderliches Strahlungsfeld, so daß die Meßanzeige
nicht eindeutig einem Raumpunkt und damit einem Massenelement zugeordnet werden kann. Die
Forderung nach einer für das Sekundärelektronengleichgewicht notwendigen Mindestwandstärke
und die nach einer für die Konstanz des Strahlungsfeldes benötigten Begrenzung der Kammerab-
messungen beschränkt die Möglichkeit von Messungen unter Gleichgewichtsbedingungen auf den
Photonenenergiebereich bis etwa 3 MeV, da die zunehmenden Abweichungen von den Bedingun-
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