A plastic scintillator-optical fiber detector system for dosimetry of therapeutic X-ray beams

Abstract

It was pointed out that an accurate dose measurement in a water phantom is essential to make treatment plan of the radio surgery using small field X-ray beams. In this paper, the studies of a new type of water equivalent plastic scintillator optical fiber detector system for the dosimetry of small field therapeutic X-ray beams were presented. The structure of a polystyrene based plastic scintillator optical fiber detector was outlined. High energy X-ray beam irradiation on these fibers generates background Cerenkov radiation. Scintillation light can be obtained using the Cerenkov light subtraction technique. Conversion of the light output from the fiber light guides to the electric signal was carried out with a photodiode. Accurate subtraction of the background Cerenkov component was performed by adjusting the gain of the buffer amplifiers. Dose measurement in a small irradiation field has been carried out with the scintillator optical fiber detector system. The detector system was found to be able to measure absorbed dose accurately in a small irradiation field to a minimum field size of 1.5 x 1.5 sq cm. It was revealed that no disturbance in radiation field was observed at the insertion of the detector in a water phantom, and that dose values in a phantom can be determined accurately.

小範囲X線ビームを使った放射線外科の治療計画を作成するには、水ファントム中の正確な線量測定が不可欠であることを指摘した。本論文では、小範囲治療用X線ビームの線量測定用の新型水当量プラスチック・シンチレータ-光ファイバ検出器システムの研究について述べた。ポリスチレン系プラスチック・シンチレータ-光ファイバ検出器の構造の概要を記述した。これらの光ファイバに高エネルギーX線ビームが照射されるとチェレンコフ・バックグラウンド放射線が発生する。シンチレーション光はチェレンコフ光減算手法を用いて求めることが可能である。フォトダイオードを使ってファイバ光導波路からの光出力を電気信号に転換した。チェレンコフ・バックグラウンド成分の正確な減算は緩衝増幅器の利得を調節して行った。小照射範囲の線量測定はシンチレータ-光ファイバ検出器システムを用いて行った。検出器システムは最小範囲が1.5×1.5平方センチメートルの小照射範囲の吸収線量を正確に測定することが可能であることが分かった。水ファントム中へ検出器挿入時の放射場の擾乱は観測されず、またファントム中の線量値を正確に定量可能であることが判明した。