Capitolo III - Determinazione dei valori di dose perimpulso dei fasci NOVAC7 mediante film GafChromic MD-55-2

In questo capitolo sono riportate le misure che hanno permesso la taratura dosimetrica di tre fasci di elettroni NOVAC7 in punti di riferimento in fantoccio d’acqua. Film GafChromic MD-55-2 sono stati tarati in termini di dose in acqua utilizzando fasci di elettroni prodotti da un A.L. convenzionale Saturne 43.

A causa della dipendenza della OD dei film MD-55-2 dal tempo trascorso dall’istante dell’irraggiamento (§2.6), le due fasi relative alla taratura delle GafChromic MD-55-2 mediante un fascio di elettroni convenzionale (di energia = 6,2 MeV) e la misura dosimetrica su tre fasci di elettroni NOVAC7 di energia = 5,8 MeV, sono state eseguite nell’intervallo di tempo di circa 2 ore.

In particolare sono stati analizzati tre fasci di elettroni NOVAC7 ottenuti con tre collimatori rispettivamente di diametro 6 cm ( DSS = 80 cm ), 8 cm ( DSS = 80 cm ) e 10 cm (DSS = 100 cm) (Tab. VIIa).

Tab.VIIa Caratteristiche dei fasci di elettroni impiegati nelle due fasi della procedura di ‘misura congiunta’ relative alla taratura delle GafChromic MD-55-2 (Saturne 43) e alla dosimetria dei fasci dell’A.L. NOVAC7.

La misura congiunta ha previsto l’impiego di quattro lastre GafChromic MD-55-2 di dimensioni 12,5x12,5 cm² dalle quali sono stati ricavati 54 elementi di film di dimensioni 2x2 cm² dei quali 30 sono stati impiegati nella taratura dei film col fascio di elettroni Saturne 43 (Cap.II; §2.8) e 18 sono stati impiegati per la misura dosimetrica sui fasci di elettroni NOVAC7. Le restanti lastre sono state utilizzate per l’analisi del fondo.

§3.1 Taratura dei film GafChromic MD-55-2 con un fascio di elettroni di energia = 6,2 MeV prodotto dall’A.L. Saturne 43

La taratura dei 30 elementi di film, come già riportato nel Cap.II,§2.8, relativo alla procedura di taratura delle lastre GafChromic MD-55-2, è stata eseguita con un fascio di elettroni prodotto dall’A.L. Saturne 43 di = 6,2 MeV, utilizzando un campo di dimensioni 20x20cm² a DSS=100 cm. La misura ha previsto il simultaneo irraggiamento di una camera a ionizzazione di riferimento ENEA mod.ESC/87 (Comecer) e degli elementi di film GafChromic MD-55-2 di dimensione 2x2 cm². La camera a ionizzazione di riferimento era connessa ad un elettrometro mod.192 (Capintec) e alimentata tramite un alimentatore a batteria mod.7258 (Comecer), con una tensione negativa V= -217 V. I valori di dose assoluta erano determinati sull’asse centrale del fascio seguendo le indicazioni del protocollo adottato [11].

Il punto effettivo di misura, P_eff, della camera si trovava alla profondità di build-up, z_max(P_eff)=1,4 cm, coincidente con la profondità degli elementi di film posizionati in prossimità dell’asse centrale del fascio, a una distanza d=1,5 cm da questo.

Per ogni punto di dose di taratura tre elementi di film sono stati irraggiati contemporaneamente e tale misura è stata ripetuta due volte. Cinque punti di taratura sono stati scelti impostando un numero di U.M. tale da avere dosi pari a: 14,55 Gy, 17,70 Gy, 19,69 Gy, 22,61 Gy e 26,64 Gy, determinate con la camera ENEA mod.ESC/87 mediante la relazione che fornisce il valore di dose assorbita in acqua, D_w(P_eff), in un punto di riferimento della camera [11]:

D_w(P_eff) = M× N_D× F_E oooooooooo(11)

dove:

• M = 10,22 nC è il valore del segnale, corretto per l’effetto di polarità e per i fattori che tengono conto delle condizioni temperatura e pressione, k_T,P =1,024 (P=750 mmHg e T=23°C), e delle le perdite di ioni per ricombinazione, k_sat=1,004 (seguendo il ‘metodo delle due tensioni’ con V₁=-217 V e V₂ =-54 V), fornito dalla camera ENEA mod.ESC/87, in coulomb;
• N_D = 1,110× 10⁸ Gy/C è il fattore di taratura della camera standard, in termini di dose assorbita in aria, fornito dall’Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti (INMRI) dell’ENEA (indeterminazione ±2% (2s));
• F_E = 1,042 (indeterminazione ±3% (2s)) è il fattore che permette di convertire la dose nella cavità d’aria , in dose assorbita in acqua, alla profondità di riferimento. Il valore di F_E è fornito in funzione della profondità di riferimento e dell’energia [11].

Dalla (11) è risultato una dose assorbita in acqua D_w(P_eff)=1,19 Gy con ideterminazione 2,5% (1s) [11] in corrispondenza alla erogazione di 100 U.M. con un rateo di 400 U.M./min.

L’incertezza associata alla dose assorbita in acqua, nel punto di riferimento, determinata mediante l’impiego delle lastre GafChromic MD-55-2, risultava essere del 2,7% (1s): essa è stata stimata combinando in quadratura l’incertezza del 2,5% (1s) dovuta alla misura effettuata usando la camera di riferimento ENEA ESC/87 e l’incertezza del 1% (1s) dovuta appunto alla riproducibilità delle OD_2c di ogni singola lastrina .

La curva di taratura dei film GafChromic MD-55-2 ottenuta facendo corrispondere ad ogni punto di dose assorbita, D_w(P_eff), il relativo valore di <OD_2c> è riportata in Fig.13 nel Cap.II (§2.8). Il valore <OD_2c> corrispondente al valore di dose zero, è stato determinato dalla lettura delle <OD₁> degli elementi di film non irraggiati per la seconda volta.

La riproducibilità associata ai valori medi <OD_2c> ottenuti per ogni punto di dose di taratura, è risultata compresa entro l’ 1,0% (1s).

§ 3.2 Determinazione dei valori di dose per impulso, di tre fasci di elettroni di energia=5,8 MeV prodotti dall’A.L. NOVAC7, mediante film radiocromici MD-55-2

In questo paragrafo sono riportati i risultati delle misure di dose assorbita, in acqua, lungo l’asse centrale nel punto di riferimento (coincidente con il punto di build-up, situato alla profondità z_max= 1,2 cm) ottenuti per tre fasci di elettroni prodotti dall’A.L. NOVAC7 le caratteristiche dei quali sono riportate in Tabella VI.

Per ogni fascio sono state irraggiate 6 lastrine MD-55-2 (Tab.VIIb) posizionate alla profondità di riferimento, z_max= 1,2 cm. L’irraggiamento di due lastrine alla volta è stato ripetuto per 3 volte.

La riproducibilità sui valori di OD_2c di ogni singola lastrina è risultata dell’ordine dell’1,0% (1s).La riproducibilità associata ai valori medi <OD_2c> è risultata essere compresa entro l’l’% (1s). L’incertezza associata alla dose assorbita in acqua, nel punto di riferimento, determinata mediante l’impiego delle lastre GafChromic MD-55-2, risultava essere del 2,7% (1s).

In tabella VIIb sono riportati, per i tre fasci considerati e in corrispondenza di otto letture di OD (ognuna mediata sulle OD_2c di 6 lastrine MD-55-2) , i valori di dose assorbita in acqua ottenuta dai film radiocromici , D_W, per mezzo dalle rispettive curve di taratura (di cui un esempio è riportato in Fig.13 nel Cap.II §2.8). Inoltre sono riportati, in corrispondenza di ciascun valore di D_W il numero di impulsi erogati dall’A.L. ed i relativi valori di dose per impulso, D_w^GAF. I valori medi di dose per impulso (riportati per praticità in cGy/imp) con la relativa incertezza dosimetrica (2,7%, (1s)), sono risultati essere rispettivamente per le tre configurazioni: D_w^GAF = (3,03± 0,08) cGy/imp , D_w^GAF = (5,30 ± 0,14) cGy/imp , D_w^GAF = (6,20± 0,18) cGy/imp

Tab.VIIb Riassunto dei valori di dose, D_W, e dei valori di dose per impulso, D_w^GAF, ottenuti, da misure con GafChromic MD-55-2, in acqua, relative ai tre fasci dell’A.L. NOVAC7.