ESR-dosimetri ved nøytron- og ionebestråling av litium format

Abstract

Litium format monohydrat (Lifo) er i denne oppgaven undersøkt som dosimetermateriale i ESR- (Elektron Spinn Resonans) dosimetri, med vekt på responsen ved nøytron- og ionebestråling. Lifo er tidligere vist å være et lovende ESR-dosimetermateriale fordi det er 5-6 ganger mer sensitivt enn alanin (det mest brukte ESR-dosimetret) og gir presise dosemålinger for lave doser. Til bestråling er det brukt elektroner, protoner, nøytroner og nitrogenioner. Det er foretatt sammenligninger mellom Lifo-dosimetre bestrålt med disse strålekvalitetene og 60Co γ-bestrålte Lifo-dosimetre. Dosimeterresponsen er i denne oppgaven vist å være uavhengig av de brukte elektronenergier. Dette er bekreftet av Monte Carlo-simuleringer, og en samlet elektron-energirespons for eksperimentelle og Monte Carlo-simulerte data ble funnet til å være 0.99±0.02. Samtidig er endringer i dosimeterresponsen ved høy-LET sammenlignet med lav-LETbestråling observert; i form av at doseresponsen (dosimeteravlesning per dose) ble redusert og ESR-linjebreddene økte. For bestråling med nitrogenioner ble det for eksempel funnet en reduksjon i doserespons på rundt 30% og en linjebreddeøkning på rundt 5% sammenlignet med γ-bestråling. Metningseksperimenter bekreftet de observerte endringene i responsen og indikerte endringer i de mikroskopiske materialegenskaper til partikkelbestrålte dosimetre. Dette var for eksempel reduksjon i T2-relaksasjonstid i høy-LET-bestrålte Lifo-dosimetre sammenlignet med γ-bestrålte Lifo-dosimetre. På bakgrunn av resultatene er det anslått at det i nitrogenbestrålte Lifo-dosimetre forekommer rundt 30% flere rekombinasjoner enn i protonbestrålte Lifo-dosimetre. Videre er det bekreftet at det er betydelig større lokal radikaltetthet i nitrogenbestrålte Lifodosimetre sammenlignet med protonbestrålte Lifo-dosimetre. Det er også vist at Lifo kan brukes som LET indikator for ukjente strålekvaliteter; enten ved å måle linjebredder, ved å beregne forholdet mellom peak-to-peak-verdien (PP-verdien) tilhørende målinger ved to forskjellige mikrobølgeeffekter eller ved å utføre en fullstendig metningsanalyse. Endringene i dosimeterrespons må tas i betraktning ved ESR-dosimetri med Lifo. Resultatene i denne oppgaven viser at egenskaper ved ESR-spekteret fra bestrålt Lifo, som linjebredden, kan brukes til å korrigere målingene for å finne riktig dose, noe som er viktig når en stor andel rekombinasjoner forekommer ved ionebestråling. Som dosimetersystem har ESR/Lifo mange fordelaktige egenskaper som det er vel verdt å fortsette kartleggingen av.