Die Autoren haben keine Bestätigungen.

1. Versuchsaufbau (Abbildung 2) Durchgeführt (1 Stunde, bevor die ersten Messungen, die Detektortemperatur und die Hochspannungsversorgung zu stabilisieren.) <ol><li> Setzen Sie den Wassertank unter dem Behandlungskopf, wenn man bedenkt, dass die SSD bis zu 200 cm erhöht werden. Somit sollte der Tank weniger als erreichbar angeordnet werden, in Abhängigkeit von der Deckenhöhe. </li><li> Richten Sie den Wassertank mit dem Linearbeschleuniger (seiner vertikalen Seiten müssen parallel zu den vertikalen Seiten des Kopfes sein). Der Laser kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Ausrichtung korrekt ist; Dieses Verfahren ist in der Physik Führung 14 des Systems beschrieben. </li><li> Überprüfen Sie die vertikale Ausrichtung des Linearbeschleunigers, indem x-und y-Profilmessungen an zwei verschiedenen Tiefen, die Berechnung der Strahlen Deklination und Korrektur mit Hilfe der Drehachsen des Kopfes (siehe Physik Handbuch). </li><li> Ersetzen Sie den Kollimator mit dem Telemeter-Zubehör, und es verwenden, um accurLICH positionieren Sie den Kopf 78,5 cm SSD. Die Spitze des Zubehörs sollte kaum berühren die Wasseroberfläche. </li><li> Entfernen Sie den Entfernungsmesser und legen Sie die 60 mm-Kollimator zur Behandlung Kopf. </li><li> Positionieren des LIC Referenzpunkt bei 1,5 cm Tiefe in einer vertikalen Position, das heißt mit der Achse des zylindrischen Hohlraums parallel zur Strahlrichtung. Dies führt zu einem Abstand von 80 cm zwischen der Quelle und dem Detektor. Verwenden des Lasers, um die LIC in der Mitte des Balkens in der Querrichtung zu positionieren. </li><li> Legen Sie eine 0.125 cm 3 Luft gefüllten Ionisationskammer (AIC) neben der LIC, um für Dämpfung, Entfernung und Streueffekte zu korrigieren. </li><li> Schließen Sie die LIC und die Hochspannungsversorgung des Elektrometers und stellen Sie die Spannung bis 800 V Schließen Sie das AIC zu einem anderen Elektrometers und stellen Sie die Spannung auf 400 V warten, dann 1 Stunde zur Stabilisierung. </li><li> Um die Genauigkeit des Detektors seitliche Positionierung zu gewährleisten, führen Profilmessungen insowohl in Querrichtung und korrigieren Sie gegebenenfalls die Null der LIC. </li><li> Sicherstellen, dass die Wiederholungsrate der Linac fixiert (Nominalwert = 150 Hz). </li></ol> 2. Messungen <ol><li> Zunächst liefern eine Pre-Bestrahlungsdosis von 3.000 Monitoreinheiten (MU), um zur Stabilisierung der LIC Antwort. Führen Sie dann eine Null der Stromzähler. </li><li> Um zu beurteilen, Leckstrom und Stabilität, führen eine Reihe von Akquisitionen Ladung mit dem Strahl aus für eine Dauer gleich der Messungen (7,5 sec für 100 MU). Vergleichen des Durchschnittswerts für die mit dem Strahl auf gemessenen Werten erhalten. Eine typische Leckage Gebühr von weniger als 0,03% des kleinsten mit dem Strahl auf Messwert kann als vernachlässigbar angesehen werden. </li><li> Setzen Sie den Behandlungskopf mit 58,5 cm SSD: Verwenden Sie die Fernbedienung in kartesischen Modus und führen Sie einfach einen 20 cm Bewegung in der z-Richtung. </li><li> Lassen Sie den Behandlungsraum, die Tür schließen und programmieren eine Bestrahlung von 100 MU an derOperator-Konsole. Dann starten die beiden Stromzähler liefern die Dosis und beachten Sie die Kosten, die der LIC und der AIC gemessen <img alt="Gleichung 5" fo:content-width="0.7in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq5.jpg" /> . </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang 10 mal in der Lage, statistische Unsicherheiten zu beurteilen. </li><li> Nach zehn Messungen, betreten den Raum und bewegen Sie den Behandlungskopf in die nächste Position (68,5 cm SSD). Dann wiederholen Sie die Schritte 2.4 und 2.5. </li><li> Der Abstand zwischen den Messpunkten, wenn der Kopf weiter weg von der Tank bewegt werden kann, erhöht die Gebühr variiert nach der inversen Abstandsgesetz-squared werden. Tabelle 1 gibt ein Beispiel für eine Liste der Messstellen, zusammen mit der entsprechenden Dosis pro Puls. </li></ol><img alt="Tabelle 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51296/51296table1.jpg" style="width: 600px;" /> Tabelle 1. Liste der Messpunkte für die zwei DosenKursmethode (A und B) mit den entsprechenden Dosen pro Puls. 3. Analyse Zwei Verfahren können verwendet werden, um die Daten zu analysieren. Methode A <ol><li> Für jeden Abstand d, nehmen Sie das Verhältnis jeder einzelnen gemessenen LIC-Wert mit dem entsprechenden AIC-Wert in der gleichen Entfernung erhalten, <img alt="Gleichung 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> . </li><li> Zeichnen Sie die Verhältnisse <img alt="Gleichung 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> gegen die Dosis pro Puls und verwenden eine lineare Anpassung an den extrapolierten Verhältnis bei Null Dosis pro Puls, R 0 zu erhalten. </li><li> Mit der Annahme, dass die Sammeleffizienz ist gleich 1 bei 0 mGy / Puls normalisieren alle Verhältnisse in Schritt 3.A.1 auf die extrapolierte Wert aus dem vorherigen Schritt berechnet, um die Werte von f (dh jede Skala Verhältnis erhalten ein Faktorso dass R k 0 = 1). </li><li> Zeichnen Sie die Werte von f gegen die Werte der Dosis pro Impuls, um die Entwicklung der Sammeleffizienz darstellen. Die Fehlerbalken können durch Vermehrung der Unsicherheiten an den LIC und AIC Ladungen von den wiederholten Messungen in jedem Abstand ausgewertet berechnet werden. </li></ol> Methode B <ol><li> Nehmen Sie die Verhältnisse <img alt="Gleichung 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> der LIC Ablesungen bei 200 cm (198,5 cm SSD) und 60 cm (58,5 cm SSD) und der AIC Lesungen, <img alt="Gleichung 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> . </li><li> Numerisch lösen Sie die Gleichung für u unter 200. <img alt="Gleichung 7" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq7.jpg" /></li><li> Spritzen Sie den Wert von u 200 in der folgenden Beziehung, um die Sammlung Effizienz, f erhaltenbei 200 cm Abstand. <img alt="Gleichung 8" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq8.jpg" /></li><li> Der Wirkungsgrad berechnet werden unter Verwendung der Verhältnisse mit anderen Abständen als 60 cm, so lange die Ladung-Verhältnis größer als 3 ist. Dieses Verfahren ermöglicht die Prüfung der Unsicherheit an den U-und F-Werte berechnet. </li><li> Berechnen des Parameters u für alle Messpunkte, unter Verwendung der folgenden Beziehung (die Wahl der Abstände, so dass <img alt="Gleichung 10" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq10.jpg" /> ) <img alt="Gleichung 9" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq9.jpg" /></li><li> Berechnen Sie alle Sammelleistungen, f d, aus der Beziehung <img alt="Gleichung 11" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq11.jpg" /></li><li> Zeichnen Sie die Werte von f gegen die Werte der Dosis pro Impuls zu represent die Entwicklung der Sammeleffizienz. Die Fehlerbalken können durch Vermehrung der Unsicherheiten an den LIC und AIC Ladungen von den wiederholten Messungen in jedem Abstand ausgewertet berechnet werden. </li></ol>

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	<li>Das, I. J., Din, G. X., Ahnesj&#246;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+fields:+non-equlibrium+radiation+dosimetry.">Small fields: non-equlibrium radiation dosimetry.</a> Med. Phys. 35 (1), 206-215 (2008).</li><li>Wickmann, G., Nystrom, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+liquids+in+ionization+chambers+for+high+precision+radiotherapy+dosimetry.">The use of liquids in ionization chambers for high precision radiotherapy dosimetry.</a> Phys. Med. 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Biol. 42 (10), 1929-1938 (1997).</li><li>Andersson, J., T&#246;lli, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+two-dose-rate+method+for+general+recombination+correction+for+liquid+ionization+chambers+in+continuous+beams.">Application of the two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in continuous beams.</a> Phys. Med. Biol. 56 (2), 299-314 (2010).</li><li>Sjgren, R., Wendelsten, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+two-dose-rate+method+for+general+recombination+correction+for+liquid+ionization+chambers+in+pulsed+beams.">A two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in pulsed beams.</a> Phys. Med. Biol. 55 (15), 4247-4260 (2010).</li><li>Boag, J. 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Biol. 49 (11), 3691-3702 (2004).</li><li>Griessbach, I., Lapp, M., Bohsung, J., Gademann, G., Harder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosimetric+characteristics+of+a+new+unshielded+silicon+diode+and+its+application+in+clinical+photon+and+electron+beams.">Dosimetric characteristics of a new unshielded silicon diode and its application in clinical photon and electron beams.</a> Med. Phys. 32, 3750-3754 (2005).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Accuray Inc., Physics Essentials Guide P/N 032515A-ENG. Accuray Inc. , (2010).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die oben vorgestellten Methoden erlauben die Auswertung der Rekombination Effekte in einem LIC über einen großen Bereich von Dosisleistungen (0,14-1,58 mGy / Impuls). Methode A ist einfach, aber mit mehr Unsicherheiten als Methode B, die ziemlich genau (und absolute) Werte der Sammeleffizienz, bietet f verbunden. Rekombination ist für etwa 2% Signalverlust über den gesamten untersuchten Bereich verantwortlich, aber dieser Bereich ist größer als das, was in der Regel während Routinemessungen aufgespannt wird. Der größte Fehler auf einem Ausgabefaktor beträgt 0,35%, und 1% erreicht für einen Prozentsatz Tiefendosismessung wurde im Ergebnisteil gezeigt. Das kritische Element für die Durchführung des Protokolls ist die Ersteinrichtung des Experiments, wie alle Messungen in Bezug auf die Anfangsposition des Behandlungskopfes durchgeführt. So sollte man vorsichtig sein, über die genaue Messung der Anfangs SSD sein, um die Detektormesswerte beziehen sich jeweils auf seinDosis pro Puls. Dies gilt auch für die Anordnung des Detektors in dem Wasser; darauf zu achten, dass die effektive Messpunkt (1 mm liegt hinter dem Eintrittsfenster in dem Fall der microLion Detektor) wird auf 1,5 cm unter der Oberfläche positioniert werden. Die 1 h Verzögerung und die vorgeBestrahlungsDosis auch zur Stabilisierung der 800 V-Versorgung und der Temperatur wesentlich. Die Wiederholungsrate der Linac wirkt sich direkt auf die Dosis pro Puls. 800 MU / min und mit einer Frequenz von 150 Hz, die Dosis pro Impuls 0.89 mGy / Impuls. Diese Frequenz sollte für alle Messungen festgelegt werden, um sicherzustellen, dass der Abstand der einzige variable Faktor einen Einfluss auf die Dosis pro Impuls. Das Verfahren kann in dem Fall eines kontinuierlichen Strahls mit einigen Anpassungen 7 verwendet werden. Auf anderen Geräten, wo die SSD kann nicht direkt durch Bewegen der Behandlungskopf variiert werden kann, könnte die Wiederholungsrate geändert werden, um die Dosis pro Puls Variation einzuführen. Wenn dieser Parameterfeste und kann die SSD noch durch Bewegen der LIC und die Wasseroberfläche im Tank verändert werden, aber die Richtigkeit dieser Vorgehensweise würde wahrscheinlich niedriger als die Behandlung der Kopfbewegung in der vorliegenden Studie verwendet wird. Der nächste Schritt bei der Charakterisierung des LIC für die Verwendung in kleinen Bereich Dosimetrie besteht darin, die anderen Faktoren, die Störung der Reaktion, wie die Materialien des Detektors und der Volumeneffekt (dh induzieren zu untersuchen, dass das Messvolumen nicht klein gegenüber den Abmessungen des Strahls). Dies ist durch die Verwendung von Monte-Carlo-Simulationen 5 möglich. Mit dieser Aspekte berücksichtigt werden, können globale Korrekturfaktoren zu den LIC Lesungen in der klinischen Routine-Messungen erhalten (Outputfaktoren, Anteil Tiefe Dosen, Dosis-Profile), um sich voll zu beseitigen die Störungen angewendet werden. Nach der vollständigen Charakterisierung und Korrektur dieser Effekte perturbierende, tLIC er kann als zusätzlicher Detektor für kleine Strahl Dosimetrie verwendet werden, so dass eine unabhängige Überprüfung der Profile, Anteil Tiefe Dosen und Output-Faktoren von anderen Detektoren gemessen. Seine sehr hohe räumliche Auflösung in der Längsrichtung auch für die Dosimetrie von rechteckigen Feldern mit nur einer kleinen Dimension geeignet sein (z. B. Tomotherapie.)

Dosimetrie in der Strahlentherapie ist seit vielen Jahren durchgeführt wurde unter Verwendung von gasförmigem Ionisationskammern. Diese Detektoren durchführen und so weit wie &quot;konventionelle&quot; Strahlentherapie betrifft, dh großen homogenen (oder langsam veränderlichen) Felder verwendet werden. Doch viele neuere Geräte, wie der Cyberknife (Abbildung 1)-System in dieser Arbeit, bieten die Möglichkeit der Verwendung von sehr kleinen Feldern (bis zu 5 mm). Andere Geräte erzeugen hochmodulierten Trägerprofile wie in Intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT). Herkömmliche luftgefüllten Detektoren nicht für diese Techniken ein gut geeignet; um eine akzeptable räumliche Auflösung des Volumens des Hohlraums müssten auf eine Größe, wo die Kammer Reaktion zu gering geworden reduziert erreichen. Dioden bieten den Vorteil, kleinere Mengen empfindlich, und sie werden häufig in kleinen Strahl Dosimetrie verwendet. Doch sie andere Einschränkungen wie Streueffekte präsentierendie sich aus dem metallischen Abschirmung 12,13. In einem flüssigen Ionisationskammer 2 (LIC), die Ionisationsdichte viel höher und damit die Verringerung des sensitiven Volumens, ohne die Detektorreaktion ist möglich. Darüber hinaus ist die lichtempfindliche Medium eine Dichte nahe dem von Wasser, wodurch die Fluenz Störungen mit einer Luftkammer verbunden sind. Diese Aspekte machen die LIC ein interessanter Kandidat für kleine Strahl Dosimetrie 5.3. Dennoch gibt es einige Fragen, bevor sie Routine dosimetrische Messungen mit LIC durchführen zu adressieren. Erste, aufgrund der höheren Dichte der Ionisierung Rekombinationseffekte wichtiger sind als im luftgefüllten Kammern 6-8. Rekombination kann entweder initial (ein Elektron rekombiniert mit seiner Mutter Ion) oder allgemein (zwei Ionen, die aus verschiedenen Ionisationsereignisse rekombinieren). Letzteres ist abhängig von der Dosisrate auf den Detektor; tseine Mittel, dass die relative Dosismessungen (dh Dosisprofile, Anteil Tiefe Dosen, Output-Faktoren) kann möglicherweise Abweichungen unterliegen aufgrund der Änderung in Dosisrate. Rekombination ist durch die allgemeine Sammlung Effizienz, als das Verhältnis der gemessenen Ladungs ​​definiert, um dem von der einfallenden Strahlung erzeugten Ladungs ​​und Flucht Anfangs Rekombination: f = Q C / Q 0. In Gasdetektoren Rekombinationseffekte werden in Zweispannungs Verfahren aus der Theorie der Boag 9,10, die nicht in LICs 11 angelegt werden kann ausgewertet. Eine Alternative kann in der Verwendung des Zwei-dose-rate-Methode 8, die aus der Veränderung der Dosisleistung, um den Einfluss der allgemeinen Rekombination zu isolieren und messen Sie die allgemeinen Sammeleffizienz durch die Beziehung gefunden werden <img alt="Gleichung 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq1.jpg" /> wobei u defined als <img alt="Gleichung 2" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq2.jpg" /> mit α als die Rekombination Koeffizient, Q 0 die Ladungsmenge, die erste Rekombination, h die Elektrodenabstand entweicht, e die Elementarladung, V das empfindliche Volumen der Kammer, k 1 und k 2 die Mobilitäten der positiven und negativen Ladungen, und U die angelegte Spannung. Durch Messung bei unterschiedlichen Dosen pro Impuls ist es möglich, die Parameter u und damit der Abscheidegrad f zu erhalten. Die Dosis pro Impuls wird durch die Beziehung <img alt="Gleichung 3" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq3.jpg" /> Alle Messungen werden bei den Bezugsbedingungen des Cyberknife durchgeführt (Quelle-Fläche Stadt SSD = 78,5 cm, 1,5 cm Tiefe, 60 mm-Kollimator). Die Verwendung einer großen Kollimator allows Vermeidung der Volumeneffekte mit kleinen Balken verbunden. Angesichts der Dosisrate 800 MU / min und die Wiederholungsfrequenz von 150 Hz führt dies zu einer Dosis von 0,89 mGy / Impuls (bei Bezugsbedingungen entspricht 1 MU zu einer Dosis von 1 Gy). Wenn die Impulswiederholungsfrequenz konstant gehalten wird, die Dosis pro Puls nur von der Dosisleistung in Gy / min, die der durch den SSD inversen quadratischen Abstandsgesetz in Beziehung steht: <img alt="Gleichung 4" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq4.jpg" /> zwei SSDs d 1 und d 2.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="788">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MicroLion chamber</td>
			<td>PTW</td>
			<td>31018</td>
			<td>http://www.ptw.de/2263.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unidos Webline dosimeter</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/unidos_webline_dosemeter_rt0.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HV supply</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/2265.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MP3 water scanning system</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/2032.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.125 cm3 SemiFlex chamber</td>
			<td>PTW</td>
			<td>31010</td>
			<td>http://www.ptw.de/semiflex_chambers0.html?&#38;cId=6069</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyberknife</td>
			<td>Accuray</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of recombination effects in a liquid ionization chamber used for the dosimetry of a radiosurgical accelerator

Die meisten modernen Strahlentherapie-Geräte ermöglichen die Verwendung von sehr kleinen Feldern, entweder durch Teilstrahlen in Intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) oder über stereotaktische Radiotherapie, wo Positioniergenauigkeit ermöglicht Bereitstellung von sehr hohen Dosen pro Fraktion in einem kleinen Volumen des Patienten. Dosimetrie-Messungen an medizinischen Beschleuniger werden konventionell mit Luft gefüllten Ionisationskammern realisiert. Doch in kleinen Balken diese unterliegen nicht vernachlässigbare Störungseffekte. Diese Studie konzentriert sich auf die Flüssigkeit Ionisationskammern, die Vorteile in Bezug auf die räumliche Auflösung und niedrigen Einfluss Störung anbieten. Ion-Rekombination Effekte werden für die microLion Detektor (PTW) mit dem Cyberknife-System (Accuray) verwendet sucht. Das Verfahren besteht aus der Durchführung einer Reihe von Wasserbehälter Messungen an verschiedenen Source-Strecken Oberfläche und Aufbringen Korrekturen der Flüssigkeitsdetektorwerte basierend auf der gleichzeitigen Gasdetektormessungen. Dieser Ansatz facilitates Isolierung der Rekombination Effekte aus der hohen Dichte der Flüssigkeit empfindlichen Medium und erhalten Korrekturfaktoren zu den Detektorwerte gelten. Die Hauptschwierigkeit liegt darin, um eine ausreichende Genauigkeit bei der Einrichtung in der Lage, kleine Änderungen in der Reaktionskammer zu detektieren.

In Fig. 3 ist die Sammeleffizienz f von Verfahren A erhalten wird gegen die Dosis pro Impuls, die 0 bis ca. 1,6 mGy / Puls, wo eine 2% Verlust in der Signal gesehen werden Bereiche aufgetragen. Die Punkte folgen ein lineares Verhalten. Die Fehlerbalken zeigen wichtige inhärenten Unsicherheiten, die zu dem Verfahren erscheinen und kann stark mit dem Einsatz von Verfahren reduziert B. Es ist auch erwähnenswert, dass bei diesem Verfahren die AIC Reaktion wird angenommen, dass keine Rekombination Effekte, die nicht unbedingt ganz richtig unterziehen . Um diese überprüfen können, ein einfach führen ähnliche Messungen mit der AIC allein in einem Build-up cap (kein Wassertank) und korrekt für die inverse quadratische Abstand; kleine Abweichungen in den Unsicherheiten Werte beobachtet und aufgenommen werden. Figur 4 zeigt die aus dem zweiten Verfahren (B) berechnet Sammeleffizienz. Es erweist sich als genauer und hat den Vorteil, dass Absolutwerte von f. Die deviATIONEN vom linearen Verhalten sind klein und das Signalverlust ist etwas niedriger als bei Methode A. Als direkte Anwendung der Methode B kann Faktoren berechnet, die für die allgemeine Rekombination an einer bestimmten Dosis pro Impuls zu korrigieren, indem einfach die Umkehrung der Sammeleffizienz f werden. Dann können diese Faktoren, um die relative Tiefendosismessungen angewendet werden. Fig. 5 zeigt die relativen Tiefendosis mit einer Diode (nicht Gegenstand Rekombinationseffekte) und mit dem LIC vor und nach Rekombination Korrektur. Wenn die Kurven in einer Tiefe von 240 mm (wobei Rekombinationseffekte verschwinden) normalisiert, sie zusammenfallen, was bedeutet, dass die Korrekturen kompensieren Rekombinationseffekte in der Aufbaufläche (wobei die Dosis pro Impuls und somit die Korrekturfaktoren die höchste). Dies legt nahe, dass die berechneten Korrekturfaktoren sind genau und kann als Bestätigung des Zweidosis Verfahren dienen. Abbildung 1. Cyberknife-Sytem. Ein Blick auf die für die Messungen verwendet Cyberknife-System, mit der Beschleuniger Kopf nach unten. Der Wassertank kann entweder auf dem Boden platziert werden, oder auf der Couch Roboter an der Rückseite des Raumes sichtbar, abhängig von der Raum über dem Kopf zur Verfügung. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig2highres.jpg" /> 2. Versuchsaufbau. Der Aufbau ist hier mit der AIC und LIC dargestellt, die nebeneinander innerhalb des Wassertanks (1,5 cm Tiefe), in der Mitte des Strahls, der nach unten gerichtet ist. Die Pfeile zeigen die Beschleunigerkopfbewegung zwischen den einzelnen Messreihen, beginnend bei 60 cm Abstand (58,5 cm SSD) und endet bei 200 cm (198,5 cm SSD). 3. Allgemeine Sammeleffizienz, Methode A. Diagramm der Entwicklung der allgemeinen Sammeleffizienz, f, in Bezug auf die Dosis pro Impuls (in mGy / Impuls) von Verfahren A erhaltenen <img alt="Fig. 4" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig4highres.jpg" /> Abbildung 4. Allgemeine Sammeleffizienz, aufgetragen Verfahren B. Allgemeine Sammeleffizienz gegen die Dosis pro Puls, folgende Ergebnisse von Methode B. <img alt="Figur 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" width="500" /> Abbildung 5. Applikation zur relativen Tiefendosismessungen. Die relative Tiefendosis von den Diodenmessungen erhalten ist blau dargestellt.Die Ergebnisse der Messungen werden LIC durch die rote (nicht korrigiert) und Gelb (korrigiert)-Kurven dargestellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Eine wachsende Zahl von Strahlentherapie-Geräte bieten den Vorteil der Abgabe der Dosis durch sehr kleine Strahlen auf den Tumor, dadurch noch mehr Konformität und höhere Dosen pro Fraktion. Viele verschiedene Detektoren für die Dosimetrie von diesen kleinen Bereichen verwendet werden. In der vorliegenden Studie wird die Wirkung der Ionen-Rekombination für eine Flüssigkeit Ionisationskammer mit einem stereotaktischen Strahlentherapie System untersucht.

Charakterisierung der Rekombination Effekte in einer Flüssigkeit Ionisationskammer Wird für die Dosimetrie eines radiochirurgische Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

characterization-recombination-effects-liquid-ionization-chamber-used

Research

JoVE Journal

Engineering

11.7K Aufrufe.  Centre Oscar Lambret.  Eine wachsende Zahl von Strahlentherapie-Geräte bieten den Vorteil der Abgabe der Dosis durch sehr kleine Strahlen auf den Tumor, dadurch noch mehr Konformität und höhere Dosen pro Fraktion. Viele verschiedene Detektoren für die Dosimetrie von diesen kleinen Bereichen verwendet werden. In der vorliegenden Studie wird die Wirkung der Ionen-Rekombination für eine Flüssigkeit Ionisationskammer mit einem stereotaktischen Strahlentherapie System untersucht. 

Serie: Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently more difficult than measuring the flow of a transparent fluid, since optical methods are not applicable. Ultrasound can be used to measure the velocity of an opaque fluid, not only at isolated points, but at hundreds or thousands of points arrayed along lines, with good temporal resolution. When applied to a liquid metal electrode, ultrasound velocimetry involves additional challenges: high temperature, chemical activity, and electrical conductivity. Here we describe the experimental apparatus and methods that overcome these challenges and allow the measurement of flow in a liquid metal electrode, as it conducts current, at operating temperature. Temperature is regulated within &#177;2 &#176;C using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller that powers a custom-built furnace. Chemical activity is managed by choosing vessel materials carefully and enclosing the experimental setup in an argon-filled glovebox. Finally, unintended electrical paths are carefully prevented. An automated system logs control settings and experimental measurements, using hardware trigger signals to synchronize devices. This apparatus and these methods can produce measurements that are impossible with other techniques, and allow optimization and control of electrochemical technologies like liquid metal batteries.

Ultrasound velocimetry is used to study mixing by fluid flow in liquid metal electrodes. The focus of this manuscript is to illustrate the methods used for making precise, spatially-resolved ultrasound measurements while limiting oxidation and controlling and monitoring temperature, applied current, and the heater power being supplied.

Ultraschall-Geschwindigkeitsmessung in einem Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Forschung

Ingenieurwesen

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Electron Channeling Contrast Imaging Rapid III-V heteroepitaktischen Charakterisierung

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for the purpose of investigating phase change of those liquid segments. The magnetic beads were externally controlled using a magnet, allowing for the beads to bridge the air valve between the adjacent liquid segments. A hydrophobic coating was applied to the inner surface of the tube to enhance the separation between two liquid segments. The applied magnetic field formed an aggregate cluster of magnetic beads, capturing a certain liquid amount within the cluster that is referred to as carry-over volume. A fluorescent dye was added to one liquid segment, followed by a series of liquid transfers, which then changed the fluorescence intensity in the neighboring liquid segment. Based on the numerical analysis of the measured fluorescence intensity change, the carry-over volume per mass of magnetic beads has been found to be ~2 to 3 &#181;l/mg. This small amount of liquid allowed for the use of comparatively small liquid segments of a couple hundred microliters, enhancing the feasibility of the device for a lab-in-tube approach. This technique of applying small compositional variation in a liquid volume was applied to analyzing the binary phase diagram between water and the surfactant C12E5 (pentaethylene glycol monododecyl ether), leading to quicker analysis with smaller sample volumes than conventional methods.

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

Phasendiagramm Charakterisierung mit Magnetic Beads als flüssige Träger

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Erkennung und Wiedergewinnung von Palladium, Gold und Kobalt-Metalle aus der Urban-Mine mit Hilfe neuartiger Sensoren / Adsorbentien mit nanoskaligen Wagon-Rad-förmigen Poren Ausgewiesene

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

Die Quantifizierung von Wasserstoffkonzentrationen in Oberflächen- und Grenzflächenschichten und Schüttgüter durch Tiefenprofilierung mit Kernreaktionsanalyse

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

Elektrochemisches Ätzen und Charakterisierung von Sharp Field Emission Punkte für Elektronenstoßionisation

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products containing nanomaterials is also increasing. Evaluating the nanomaterial release from products containing nanomaterials is a crucial step in assessing the safety of these products, and has resulted in several international efforts to develop consistent and reliable technologies for standardizing the evaluation of nanomaterial release. In this study, the release of nanomaterials from products containing nanomaterials is evaluated using a chamber system that includes a condensation particle counter, optical particle counter, and sampling ports to collect filter samples for electron microscopy analysis. The proposed chamber system is tested using an abrasor and disc-type nanocomposite material specimens to determine whether the nanomaterial release is repeatable and consistent within an acceptable range. The test results indicate that the total number of particles in each test is within 20% from the average after several trials. The release trends are similar and they show very good repeatability. Therefore, the proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing of products containing nanomaterials.

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Prüfung von Nanoparticle Freisetzung aus einem Verbundstoff von Nanomaterialien ein Kammersystem verwenden

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

Measurement of Outgassing Rates of Steels

Steels are commonly used materials in the fabrication of vacuum systems because of their good mechanical, corrosion, and vacuum properties. A variety of steels meet the criterion of low outgassing required for high or ultrahigh vacuum applications. However, a given material can present different outgassing rates depending on its manufacturing process or the various pretreatment processes involved during the fabrication. Thus, the measurement of outgassing rates is highly desirable for a specific vacuum application. For this reason, the rate-of-pressure rise (RoR) method is often used to measure the outgassing of hydrogen after bakeout. In this article, a detailed description of the design and execution of the experimental protocol involved in the RoR method is provided. The RoR method uses a spinning rotor gauge to minimize errors that stem from outgassing or the pumping action of a vacuum gauge. The outgassing rates of two ordinary steels (stainless steel and mild steel) were measured. The measurements were made before and after the heat pretreatment of the steels. The heat pretreatment of steels was performed to reduce the outgassing. Extremely low rates of outgassing (on the order of 10&#8722;11 Pa m3 sec&#8722;1 m&#8722;2) can be routinely measured using relatively small samples.

A protocol for the measurement of outgassing rates of hydrogen from ordinary steel vacuum chambers using the rate-of-pressure rise method is presented.

Die Messung der Ausgasraten von Stahl

Steels are commonly used materials in the fabrication of vacuum systems because of their good mechanical, corrosion, and vacuum properties. A variety of ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark Plasma Sintering Gerät verwendet für die Bildung von Strontiumtitanat Bikristalle

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

Rekombinationsdynamik in Dünnschicht-Photovoltaik-Materialien über zeitaufgelöste Mikrowellenleitfähigkeit

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...