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Entwicklung eines Dosimeters zur schnellen Invivio-Bestimmung der Strahlenbelastung Projektbeschreibung: Im Rahmendes Projektes RADICALS (Radiation Dosimetery using invivo Calcium L-Band-Spectrometry) wird ein tragbares Gerät entwickelt, dass es ermöglicht Strahlenbelastung eines Menschen am lebenden Objekt rückwirkend zu ermitteln. Beruflich strahlenexponierte Personen tragen während der Arbeit Filmdosimeter. Diese werden alle 1-2 Monate ausgewertet und liefern so ein Bild der Strahlenbelastung während der Arbeitszeit. Problem hierbei sind Fehler bei der Anwendung (wird vergessen, am falschen Ort getragen oder aufbewahrt etc.). Dazukommt dass die private Strahlenbelastung (Medizin, Wohnort, etc) nicht erfasst wird. Möchte man diese Belastungen mit berücksichtigen, muss entweder die durch die Strahlenbelastung erzeugte Radikalkonzentration im Zahnschmelz gemessen werden oder über Thermo -Luminiszenz -Messungen der Umgebung und aufwändigen Modellberechnungen eine Abschätzung der Bestrahlung erfolgen. Noch aufwändiger werden diese Abschätzungen bei Ingestion. Auch hier bietet der Zahnschmelz ein geeignetes Dosimeter für Belastungen mit Sr90. Derzeit sind solche Radikalbestimmungen am Zahnschmelz mit Hilfe der Elektronenspinresonanz (ESR) nur an gerissen Zähnen möglich, da diese Messungen am Zahnschmelzpulver gemacht werden. Der Zahnschmelz ist ein geeignetes Material, da in ihm durch Bestrahlung langzeitstabile CO -Radikale entstehen und der biologische Anteil gering ist. Das Zahnschmelzpulver wird bisher im x-Band (10 GHz) über ESR-Messungen ausgewertet. Eine Invivo Dosimetrie ist im x-Band nicht möglich, da hier die Ausdehnungen des Resonators zu klein sind, um einen ganzen Zahn in ihm unterzubringen. Ferner ist bei 10 GHz die Absorption von Wasser sehr hoch. Aus diesen Gründen sind bei der Gesellschaft für Umwelt und Gesundheit (GSF) erste Entwicklungen für ein L-Band (1 GHz) Spektrometer gemacht worden. In Zusammenarbeit mit der GSF hat im Januar 2006 das Projekt RADICALS begonnen. Das dort zu entwickelnde Gerät soll für die Unfalldosimetrie geeignet sein, d. h., zur schnellen Feststellung, ob eine Person eine erhöhte Strahlendosis abbekommen hat. Hierfür sind verschiedene Probleme zu lösen. Zum Beispiel die Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes (~ 0,3% Homogenität in einem ca. 1cm3 großen Bereich), das in der Feldstärke leicht variiert. Da Spulen alleine physikalisch zu groß und zu schwer wären, muss ein System aus Permanentmagneten und Spule entwickelt werden. Dies ist erst durch die Seltenenerdenmagnete (z. B. NdFeBo) möglich, da für die ESR-Spektroskopie eine Feldstärke von ca. 500mThesla notwendig ist. Dazu werden zurzeit verschiedene Anordnungen gefertigt und vermessen.
Abbildung 1/2: Ein Teil der Magnetanordnungen die zurzeit vermessen werden. Für ein Komplettgerät muss auch das Platzproblem gelöst werden. Die Sensoreinheit für den Magneten zur Feldsteuerung und der Mikrowellenresonator müssen so gestaltet werden, dass sie im Mund Platz finden.
Abbildung 3: Schematische Darstellung des invivo-Dosimeters. Ist die Hardwareentwicklung weiter fortgeschritten, gewinnt die Auswertung an Bedeutung. Durch geeignete Verfahren müssen die für das x-Band typischen Störungen der Messung, nämlich der hohe Beitrag des Hintergrundsignals und das Rauschen, verringert werden. Gegen Ende des Projektes sollte feststehen, welche Genauigkeit bei den Messungen erreicht werden kann. Ist die Genauigkeit ausreichend, wäre auch eine Einsatzmöglichkeit zur kostengünstigen Überwachung der Strahlenbelastung am Arbeitsplatz möglich. Links Partner: Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit (GSF) Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) |
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