Son, Phil Kook;Choi, Suk-Won;Kim, Sung Soo;Gwag, Jin Seog
Journal of Magnetics
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v.17
no.4
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pp.271-274
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2012
We examine dosimetry application of irradiated D-fructose materials using electron paramagnetic resonance (EPR). Consequently, we consider that fructose is one of best dosimetry materials. We found that fructose is one of best candidates for dosimetry due to high linearity tilt of EPR signal intensity as a function of dose, irrelevant to photon energy, constant fading value. Also, our results show that fructose materials can be applied as a radiation detector to very weak radiation doses of 0.001 Gray by using EPR at a low temperature (T = 220 K).
Jeong, Dong Hyeok;Lee, Manwoo;Lim, Heuijin;Kang, Sang Koo;Jang, Kyoung Won
Progress in Medical Physics
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v.31
no.4
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pp.145-152
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2020
Purpose: In ionization-chamber dosimetry for high-dose-rate electron beams-above 20 mGy/pulse-the ion-recombination correction methods recommended by the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) are not appropriate, because they overestimate the correction factor. In this study, we suggest a practical ion-recombination correction method, based on Boag's improved model, and apply it to reference dosimetry for electron beams of about 100 mGy/pulse generated from an electron linear accelerator (LINAC). Methods: This study employed a theoretical model of the ion-collection efficiency developed by Boag and physical parameters used by Laitano et al. We recalculated the ion-recombination correction factors using two-voltage analysis and obtained an empirical fitting formula to represent the results. Next, we compared the calculated correction factors with published results for the same calculation conditions. Additionally, we performed dosimetry for electron beams from a 6 MeV electron LINAC using an Advanced Markus® ionization chamber to determine the reference dose in water at the source-to-surface distance (SSD)=100 cm, using the correction factors obtained in this study. Results: The values of the correction factors obtained in this work are in good agreement with the published data. The measured dose-per-pulse for electron beams at the depth of maximum dose for SSD=100 cm was 115 mGy/pulse, with a standard uncertainty of 2.4%. In contrast, the ks values determined using the IAEA and AAPM methods are, respectively, 8.9% and 8.2% higher than our results. Conclusions: The new method based on Boag's improved model provides a practical method of determining the ion-recombination correction factors for high dose-per-pulse radiation beams up to about 120 mGy/pulse. This method can be applied to electron beams with even higher dose-per-pulse, subject to independent verification.
Chun, Minsoo;An, Hyun Joon;Kang, Seong-Hee;Cho, Jin Dong;Park, Jong Min;Kim, Jung-in
Progress in Medical Physics
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v.29
no.1
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pp.16-22
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2018
Current dosimetry protocols recommend the use of parallel-plate chambers in electron dosimetry because the electron fluence perturbation can be effectively minimized. However, substitutable methods to calibrate and measure the electron output and energy with the widely used cylindrical chamber should be developed in case a parallel-plate chamber is unavailable. In this study, we measured the correction factors and absolute dose-to-water of electrons with energies of 4, 6, 9, 12, 16, and 20 MeV using Farmer-type and Roos chambers by varying the dose rates according to the AAPM TG-51 protocol. The ion recombination factor and absolute dose were found to be varied across the chamber types, energy, and dose rate, and these phenomena were remarkable at a low energy (4 MeV), which was in good agreement with literature. While the ion recombination factor showed a difference across chamber types of less than 0.4%, the absolute dose differences between them were largest at 4 MeV at approximately 1.5%. We therefore found that the absolute dose with respect to the dose rate was strongly influenced by ion-collection efficiency. Although more rigorous validation with other types of chambers and protocols should be performed, the outcome of the study shows the feasibility of replacing the parallel-plate chamber with the cylindrical chamber in electron dosimetry.
Jae Seok Kim;Byeong Ryong Park;Minsu Cho;Won Il Jang;Yong Kyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.1
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pp.270-277
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2023
Exposure to ionizing radiation induces free radicals in human nails. These free radicals generate a radiation-induced signal (RIS) in electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Compared with the RIS of tooth enamel samples, that in human nails is more affected by moisture and heat, but has the advantages of being sensitive to radiation and easy to collect. The fingernail as a biological sample is applicable in retrospective dosimetry in cases of localized hand exposure accidents. In this study, the dosimetric characteristics of fingernails were analyzed in fingernail clippings collected from Korean donors. The dose response, fading of radiation-induced and mechanically induced signals, treatment method for evaluation of background signal, minimum detectable dose, and minimum detectable mass were investigated to propose a fingernail-EPR dosimetry protocol. In addition, to validate the practicality of the protocol, blind and field experiments were performed in the laboratory and a non-destructive testing facility. The relative biases in the dose assessment result of the blind and field experiments were 8.43% and 21.68% on average between the reference and reconstructed doses. The results of this study suggest that fingernail-EPR dosimetry can be a useful method for the application of retrospective dosimetry in cases of radiological accidents.
Hyun Kim;Heuijin Lim;Sang Koo Kang;Sang Jin Lee;Tae Woo Kang;Seung Wook Kim;Wung-Hoa Park;Manwoo Lee;Kyoung Won Jang;Dong Hyeok Jeong
Progress in Medical Physics
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v.34
no.3
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pp.33-39
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2023
Purpose: FLASH radiotherapy (RT) using ultra-high dose rate (>40 Gy/s) radiation is being studied worldwide. However, experimental studies such as preclinical studies using small animals are difficult to perform due to the limited availability of irradiation devices and methods for generating a FLASH beam. In this paper, we report the initial dosimetry results of a prototype electron linear accelerator (LINAC)-based irradiation system to perform ultra-high dose rate (UHDR) preclinical experiments. Methods: The present study used the prototype electron LINAC developed by the Research Center of Dongnam Institute of Radiological and Medical Sciences (DIRAMS) in Korea. We investigated the beam current dependence of the depth dose to determine the optimal beam current for preclinical experiments. The dose rate in the UHDR region was measured by film dosimetry. Results: Depth dose measurements showed that the optimal beam current for preclinical experiments was approximately 33 mA, corresponding to a mean energy of 4.4 MeV. Additionally, the average dose rates of 80.4 Gy/s and 162.0 Gy/s at a source-to-phantom surface distance of 30 cm were obtained at pulse repetition frequencies of 100 Hz and 200 Hz, respectively. The dose per pulse and instantaneous dose rate were estimated to be approximately 0.80 Gy and 3.8×105 Gy/s, respectively. Conclusions: Film dosimetry verified the appropriate dose rates to perform FLASH RT preclinical studies using the developed electron-beam irradiator. However, further research on the development of innovative beam monitoring systems and stabilization of the accelerator beam is required.
The Korea retrospective dosimetry (KREDOS)-electron paramagnetic resonance (EPR) group undertook an intercomparison investigation utilizing hydroxyapatite. This analysis involved four institutions: the Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Dongnam Institute of Radiological and Medical Sciences, Korean Association for Radiation Application, and Radiation Health Institute of Korea Hydro & Nuclear Power. Following the irradiation of the hydroxyapatite sample, the recorded build-up was analyzed. To validate the reliability of the EPR dosimetry findings and enhance its operational performance, a hydroxyapatite dose-response curve was plotted and dosimetry was performed for a blind sample. The proficiency of each laboratory was assessed by employing an interlaboratory comparison methodology. This involved a comparative analysis of the measurement results by calculating the relative bias, z-score, and En value. The results submitted by the participating laboratories demonstrated satisfactory ratings for doses of 1.006, 3.999, and 6.993 Gy. Following the second intercomparison, efforts to optimize their hydroxyapatite-EPR dosimetry systems are underway in the participating laboratories. The current assessment of hydroxyapatite dose yielded the foundational data required to establish the parameters of dental dosimetry. In future, the third intercomparison experiment will be conducted for exploring other materials.
Dosimerty based on electron spin resonance (ESR) analysis of radiation induced free radicals in amino acids is relevant to biological dosimetry applications. Alanine detectors are without walls and are tissue equivalent. Therefore, alanine ESR dosimetry looks promising for use in the therapy level. The dose range of the alanine/ESR dosimetry system can be extended down to 1 Gy. In water phantom the absorbed dose of electrons generated by a medical linear accelerator of different initial energies $(6\~21MeV)$ and therapeutic dose levels (1~60 Gy) was measured. Furthermore, depth dose measurements carried out with alanine dosimeters were compared with ionization chamber measurements. As the results, the measured absorbed doses for shallow depth of initial electron energies above 15 MeV were higher by$2\~5\%$ than those calculated by nominal energy $C_E$ factors. This seems to be caused by low energy scattered beams generated from the scattering foil and electron cones of beam projecting device in medical linear accelerator.
The study aimed to develop a laser-based distance meter (LDM) to improve water surface identification for clinical MeV electron beam dosimetry, as inaccurate water surface determination can lead to imprecise positioning of ionization chambers (ICs). The LDM consisted of a laser ranging sensor, a signal processing microcontroller, and a tablet PC for data acquisition. I50 (the water depth at which ionization current drops to 50 % of its maximum) measurements of electron beams were performed using six different types of ICs and compared to other water surface identification methods. The LDM demonstrated reproducible I50 measurements with a level of 0.01 cm for all six ICs. The uncertainty of water depth was evaluated at 0.008 cm with the LDM. The LDM also exposed discrepancies between I50 measurements using different ICs, which was partially reduced by applying an optimum shift of IC's point of measurement (POM) or effective point of measurement (EPOM). However, residual discrepancies due to the energy dependency of the cylindrical chamber's EPOM caused remained. The LDM offers straightforward and efficient means for precision water surface identification, minimizing reliance on individual operator skills.
Jae Seok Kim;Byeong Ryong Park;Han Sung Kim;In Mo Eo;Jaeryong Yoo;Won Il Jang;Minsu Cho;HyoJin Kim;Yong Kyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.1
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pp.123-131
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2024
Electron paramagnetic resonance (EPR) dosimetry for a tooth from an individual exposed is well known as retrospective dosimetry in radiological accidents. A major constraint of the conventional X-band tooth-EPR dosimetry is the necessity to extract the tooth of the exposed patient for dose assessment. In this study, to conduct the dose assessments of exposed patients through part-extraction of tooth enamel, the minimum detectable dose (MDD) of the tooth enamel was evaluated based on the amount of mass. Further, a field test was conducted via intercomparison using various dose assessment methods to verify the feasibility of X-band tooth-EPR dosimetry using the minimum mass of tooth enamel. The intercomparison results demonstrated that effective dose determination via X-band tooth-EPR dosimetry is reliable. Consequently, it was determined that the minimum mass of tooth enamel required to evaluate an absorbed dose above 0.5 Gy is 15 mg. Thus, EPR dosimetry using 15 mg of tooth enamel can be applied in the triage and initial medical response stages for patients exposed during radiological accidents. This approach represents an advancement in managing radiological accidents by offering a more efficient and less invasive method of dose assessment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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