Absorbed dose in water was analyzed by Burlin's general cavity theory for medium X-ray energy region (HVL : 0.29, 0.84, 1.60, 2.62mm Cu) using LiF : PTFE TL dosimeter(0.4 mm ${\times}\;{\phi}$ 12.5mm, hot-pressed LiF TLD-700) which was enclosed in lucite capsule. The absorbed dose rate at 5cm depth in water phantom was determined with measurement error of ${\pm}5%$. This result was compared to that of the ionization method, indirectly absolute measurement method, of which measurement error of ${\pm}2%$. The difference between these two results lies within measurement error of LiF : PTFE method. Therefore, the absorbed dose in water obtained by LiF: PTFE is reliable, and this result suggests the base to estimate dose-equivalent for medium X-rays.
Kim, In Jung;Kim, Byoung Chul;Yi, Chul-Young;Shimizu, Morihito;Morishita, Yuichiro;Saito, Norio
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.7
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pp.1511-1516
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2020
The Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) established a new standard of the absorbed dose to water in LINAC X-ray beams. To confirm the equivalence of the new standard with other national metrology institutes (NMIs), a bilateral comparison study of the absorbed dose to water in high energy X-ray beams was performed between the KRISS and the National Metrology Institute of Japan (NMIJ). The comparison was made in-directly. Three transfer chambers were calibrated in the high energy X-ray beams by both laboratories and the calibration coefficients were compared. The average ratios of the calibration coefficients of the three transfer chambers obtained by the KRISS to those obtained by the NMIJ were 1.004, 1.006, 1.006, 1.007 for 6, 10, 15 and 18 MV X-ray beams, respectively. The calibration coefficients obtained at the KRISS were higher than those at the NMIJ but they were in good agreement within the expanded uncertainty of 1.0% (k = 2). The results of this study will be used as the evidence for the KRISS standard being comparable with those of other NMIs, temporarily, in the interim period up to finalizing a key comparison study, BIPM.RI(I)-K6 managed by the Consultative Committee for Ionizing Radiation.
Heavy ions have a high potential for destroying deep tumors that carry the highest dose at the peak of Bragg. The peak caused by a single-energy carbon beam is too narrow, which requires special measures for improvement. Here, carbon-12 (12C) ion with different energies has been used as a source for calculating the dose distribution in the water phantom, soft tissue and bone by the code of Monte Carlobased FLUKA code. By increasing the energy of the initial beam, the amount of absorbed dose at Bragg peak in all three targets decreased, but the trend for this reduction was less severe in bone. While the maximum absorbed dose per bone-mass unit in energy of 200 MeV/u was about 30% less than the maximum absorbed dose per unit mass of water or soft tissue, it was merely 2.4% less than soft tissue in 400 MeV/u. The simulation result showed a good agreement with experimental data at GSI Darmstadt facility of biophysics group by 0.15 cm average accuracy in Bragg peak positioning. From 200 to 400 MeV/u incident energy, the Bragg peak location increased about 18 cm in soft tissue. Correspondingly, the bone and soft tissue revealed a reduction dose ratio by 2.9 and 1.9. Induced neutrons did not contribute more than 1.8% to the total energy deposited in the water phantom. Also during 12C ion bombardment, secondary fragments showed 76% and 24% of primary 200 and 400 MeV/u, respectively, were present at the Bragg-peak position. The combined treatment of carbon ions with neutron or electron beams may be more effective in local dose delivery and also treating malignant tumors.
The absolute absorbed dose can be determined according to the measurement conditions; measurement material, detector, energy and calibration protocols. The purpose of this study is to compare the absolute absorbed dose due to the differences of measurement condition and calibration protocols for photon beams. Dosimetric measurements were performed with a farmer type PTW and NEL ionization chambers in water, solid water, and polystyrene phantoms using 6MV photon beams from Siemens linear accelerator. Measurements were made along the central axis of 10cm $\times$ 10cm field size for constant target to surface distance of 100cm for water, solid water and polystyrene phantom. Theoretical absorbed dose intercomparisons between TG21 and IAEA protocol were performed for various measurement combinations of phantom, ion chamber, and electrometer. There were no significant differences of absorbed dose value between TG21 and IAEA protocol. The differences between two protocols are within 1% while the average value of IAEA protocol was 0.5% smaller than TG21 protocol. For the purpose of comparison, all the relative absorbed dose were nomalized to NEL ion chamber with Keithley electrometer and water phantom, The average differences are within 1%, but individual discrepancies are in the range of - 2.5% to 1.2% depending upon the choice of measurement combination. The largest discrepancy of - 2.5% was observed when NEL ion chamber with Keithley electrometer is used in solid water phantom. The main cause for this discrepancy is due to the use of same parameters of stopping power, absorption coeficient, etc. as used in water phantom. It should be mentioned that the solid water phantom is not recommended for absolute dose calibration as the alternative of water, since absorbed dose show some dependency on phantom material other than water. In conclusion, the trend of variation was not much dependent on calibration protocol. However, it shows that absorbed dose could be affected by phantom material other than water.
Determination of the relation between the kerma(Kinetic Energy Released in Material) and the absorbed dose is one of the basic problems of dosimetry. Kerma and absorbed dose were measured for 6 MV X-ray from the high energy medical linear accelerator and $^{60}Co$ gamma-ray. The experimental results show that the absorbed dose in the transient equilibrium region practically coincide with the kerma in water and Al for $^{60}Co$. The maximum dose depths were $1.45g/cm^2$ for 6MV X-ray and $0.48g/cm^2\;for\;^{60}Co$ gamma-ray. The ratios of the absorbed dose at maximum build-up to the collision kerma at the surface, ($K^{att}$), were 0.949 for 6MV X-ray and 0.992 for $^{60}Co$ gamma-ray. No difference was found between water and Al when the standard field size was used. This results show that the dependence of $K^{att}$ on the material is very small.
A few years ago, a proposal was made to change the dosimetry from the air kerma-based reference dosimetry to the absorbed dose-based reference dosimetry for all radiotherapy beams of ionizing radiation to improve the accuracy of dosimetry. Here, we present a dosimetry study in which the two most widespread absorbed dosebased protocols (IAEA TRS398 and AAPM TG51) were compared with an air kermabased protocol (IAEA TRS-277) by measuring the absorbed dose in the same reference depth. Measurements were performed in three clinical electron beam energies using a PTW 30002 cylindrical chamber, and Markus and Roos planeparallel chambers. $^{60}$ Co calibration factors were obtained from the KFDA. The absorbed dose differences between the air kermabased and absorbed dosebased protocols were within 2.0% for all chambers in all beams. The results thus show that the obtained absolute dose values will be not significantly altered by changing from the air kermabased dosimetry to the absorbed dosebased dosimetry. It was also shown that absorbed dose values between the absorbed dosebased protocols agreed by deviations of less than 0.5% for a cylindrical chamber and less than 0.7% for planeparallel chambers using crosscalibration factors. Although the use of a cylindrical chamber and planeparallel chambers resulted in a difference of less than 2% for all situations investigated here, to reduce errors, the planeparallel chambers are recommended for electron energies in which the use of cylindrical chamber is not permitted in each protocol.
L. Czap;I.J. Kim;J.I. Park;C.-Y. Yi;Y. Kim;Z. Msimang
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.7
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pp.2698-2703
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2024
A bilateral comparison was conducted between the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) to measure the absorbed dose to water in accelerator photon beams. KRISS served as a linking laboratory to compare the IAEA standard with the key comparison reference value (KCRV) of the BIPM.RI(I)-K6 program, in which KRISS participated in 2017. Two ionization chambers from the IAEA were used as transfer instruments for the comparison. Both laboratories measured the calibration coefficients of these instruments and calculated the ratios. The ratio of the KRISS standard to the KCRV was applied to obtain the degree of equivalence of the IAEA, along with its uncertainty. The largest deviation of the IAEA measurement from the KCRV was 3.4 mGy/Gy, significantly smaller than the expanded uncertainty of 10.7 mGy/Gy (k = 2, 95% level of confidence). This study demonstrates the equivalence of IAEA's measurement standard for accelerator photon beams to other primary standard dosimetry laboratories. It provides evidence for the satisfactory operation of IAEA's quality management system and enhances the international credibility of the IAEA SSDL network, particularly in high-energy accelerator photon beams from linear accelerators.
A new method of dose calculation algorithm, called GPU-accelerated Monte Carlo and collapsed cone Convolution (GMCC) was developed to improve the calculation speed of BNCT treatment planning system. The GPU-accelerated Monte Carlo routine in GMCC is used to simulate the neutron transport over whole energy range and the Collapsed Cone Convolution method is to calculate the gamma dose. Other dose components due to alpha particles and protons, are calculated using the calculated neutron flux and reaction data. The mathematical principle and the algorithm architecture are introduced. The accuracy and performance of the GMCC were verified by comparing with the FLUKA results. A water phantom and a head CT voxel model were simulated. The neutron flux and the absorbed dose obtained by the GMCC were consistent well with the FLUKA results. In the case of head CT voxel model, the mean absolute percentage error for the neutron flux and the absorbed dose were 3.98% and 3.91%, respectively. The calculation speed of the absorbed dose by the GMCC was 56 times faster than the FLUKA code. It was verified that the GMCC could be a good candidate tool instead of the Monte Carlo method in the BNCT dose calculations.
Chul-Young Yi;In Jung Kim;Jong In Park;Yun Ho Kim;Young Min Seong
Progress in Medical Physics
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v.33
no.4
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pp.72-79
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2022
Purpose: The proficiency test was conducted to assess the performance of the dosimetry audit service provider in the readout practice of the dose delivered to patients in medical institutions. Methods: A certain amount of the absorbed dose to water for the high-energy X-ray from the medical linear accelerator (LINAC) installed in the Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) was delivered to the postal dose audit package given by the dosimetry audit service provider, in which the radio-photoluminescence (RPL) glass dosimeters were mounted. The dosimetry audit service provider read the RPL glass dosimeters and sent the readout dose value with its uncertainty to KRISS. The performance of the dosimetry audit service provider was evaluated based on the En number given in ISO/IEC 17043:2010. Results: The evaluated En number was -0.954. Based on the ISO/IEC 17043, the performance of the dosimetry service provider is "satisfactory." Conclusions: As part of the conformity assessment, the KRISS performed the proficiency test over the postal dose audit practice run by the dosimetry audit service provider. The proficiency test is in line with confirming the traceability of the medical institutions to the primary standard of absorbed dose to the water of the KRISS and ensuring the confidence of the dosimetry audit service provider.
A mathematical model is presented for the calculation of the depth absorbed dose in water Phantom irradiated by high energy Photon beam (10MV X-ray), based on transport theory. The parameters of this model are obtained from the experimental values which were simulated by non-linear regression process method. The calculated absorbed dose distribution is extended to 3-D by using trial function from beam profile field sizes, SSD and depth in water phantom irradiated by high energy Photon beam. The calculated values using this model are in good agreement with the measured values.
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