Studie využitelnosti dozimetrů MAKROCLEAR v dozimetrii deuteronových svazků

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F26722445%3A_____%2F22%3AN0000167" target="_blank" >RIV/26722445:_____/22:N0000167 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Studie využitelnosti dozimetrů MAKROCLEAR v dozimetrii deuteronových svazků

Popis výsledku v původním jazyce

Během naší studie byly ozařovány radiochromické integrující dozimetry MAKROCLEAR deuteronovými svazky urychlenými na cyklotronu U-120M. Tyto dozimetry jsou vyvíjeny v CVŘ od roku 2016. Polykarbonát (PC) je pevnolátkový čirý polymerní materiál, na ozáření reaguje změnami své optické denzity. Pro malé dávky nastávají změny nejprve v blízké UV oblasti spektra, přecházejí do světelné oblasti a pro ještě vyšší dávky jdou až do infračervené oblasti spektra. Vzorky o rozměru 10 x 10 x 10 mm byly umístěny do deuteronového svazku ve speciálním hliníkovém držáku, za hliníkovým kolimátor tloušťky 10 mm a aperturou o průměru 9 mm. Během ozařování byl deuteronový svazek před aperturou kolimátoru monitorován Farmerovou ionizační komorou připojenou k elektrometru UNIDOS, aby bylo možno v reálném čase odečítat absorbovanou dávku ve vzorku. Vzorky byly postupně ozářeny deuterony o energii 17 MeV v dávkách 5 kGy, 10 kGy, 15 kGy. Dozimetry byly vyhodnoceny fotometricky, skenováním na transmisním skeneru Epson Perfection 850-Pro. Skenování probíhalo kolmo k ose svazku pro získání informace o dávkovém profilu svazku a podél osy svazku pro získání informace o hloubkové dávkové křivce (Braggově křivce). Bitmapy získané skenováním byly konvertovány prostřednictvím speciálně vytvořeného kódu v programovacím jazyce Ruby do matice hodnot s osmibitovou hloubkou dle stupně zčernání. Tyto matice byly importovány do tabulkového procesoru Excel, kde byly opětovně zrekonstruovány původní obrazy ve stupních šedi, prostřednictvím podmíněného formátování buněk. Data byla následně zbavena šumu způsobeného mikroskopickými prachovými částicemi a nečistotami. K tomu byla využita konvoluce filtrem s dolní propustností (integrace obrazu). Konvoluční jádro tvořila matice rozměru 3 x 3. Přesným změřením rozměru každého vzorku a porovnáním s počtem pixelů, které zaujímal obraz vzorku v Excelu, byl stanoven rozměr jednoho pixelu a tím i správná rozměrová škála jednotlivých prvků v obraze. To umožnilo sestrojit grafy hloubkových dávkových křivek a dávkových profilů deuteronových svazků, v rozměrové škále odpovídající realitě. Optická denzita byla stanovena jako absorbance dělená tloušťkou oblasti zčernání. Výsledky analýz provedených v bílém (polychromatickém) světle prokázaly, že dozimetry MAKROCLEAR jsou využitelné jako levné a snadno dostupné integrující dozimetry deuteronů v oblasti dávek do 15 kGy, kde je jejich odezva v bílém světle prakticky lineární dávce.

Název v anglickém jazyce

Study of the usability of MAKROCLEAR dosimeters in dosimetry of deuteron beams

Popis výsledku anglicky

During our study, MAKROCLEAR radiochromic integrating dosimeters were irradiated with deuteron beams accelerated at the U-120M cyclotron. These dosimeters have been developed at CVŘ since 2016. Polycarbonate (PC) is a solid clear polymer material that reacts to radiation by changes in its optical density. For small doses, the changes first occur in the near UV region of the spectrum, they pass into the light region, and for even higher doses they go all the way to the infrared region of the spectrum. The 10 x 10 x 10 mm samples were placed in the deuteron beam in a special aluminum holder, behind a 10 mm thick aluminum collimator and a 9 mm diameter aperture. During irradiation, the deuteron beam in front of the collimator aperture was monitored by a Farmer ionization chamber connected to a UNIDOS electrometer to read the absorbed dose in the sample in real time. The samples were successively irradiated with 17 MeV deuterons in doses of 5 kGy, 10 kGy, 15 kGy. Dosimeters were evaluated photometrically, by scanning on an Epson Perfection 850-Pro transmission scanner. Scanning was performed perpendicular to the beam axis to obtain information about the beam dose profile and along the beam axis to obtain information about the depth dose curve (Bragg curve). The bitmaps obtained by scanning were converted through a specially created code in the Ruby programming language into a matrix of values with an eight-bit depth according to the degree of blackening. These matrices were imported into an Excel spreadsheet, where the original grayscale images were reconstructed through conditional cell formatting. The data were subsequently denoised by microscopic dust particles and impurities. For this, convolution with a low-pass filter (image integration) was used. The convolution kernel consisted of 3 x 3 matrices. By accurately measuring the size of each sample and comparing it with the number of pixels occupied by the image of the sample in Excel, the size of one pixel was determined and thus the correct size scale of the individual elements in the image. This made it possible to construct graphs of depth dose curves and dose profiles of deuteron beams, in a dimensional scale corresponding to reality. Optical density was determined as the absorbance divided by the thickness of the blackened area. The results of analyzes carried out in white (polychromatic) light proved that MAKROCLEAR dosimeters can be used as cheap and easily available integrating deuteron dosimeters in the range of doses up to 15 kGy, where their response in white light is practically linear to the dose.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

<a href="/cs/project/FW01010115" target="_blank" >FW01010115: ALternativní výplňové MAtrice pro ukládání RAdioaktivních odpadů z vyřazování jaderných elektráren (ALMARA)</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů