Коммерческие фотодиоды и фототранзисторы как дозиметры фотонных пучков в лучевой терапии

Цель: Экспериментально оценить отклик на излучение, обычно применяемое в лучевой терапии, у трёх образцов двух фототранзисторов (BPW85B и OP505A) и двух кремниевых PIN-фотодиодов (VTB8440BH и BPW34S).

Методы: Для этого применяли ступенчатый цикл облучения с мощностью дозы от 0,81 до 4,87 сГр/с; суммарная поглощённая доза составила 21,4 Гр. Образцы облучали на линейном ускорителе и определяли связь между индуцированным фототоком и средней и мгновенной мощностью дозы, а также между накопленным зарядом и поглощённой дозой. Индуцированные излучением выходные токи измеряли через внешний интерфейс устройств с помощью ранее разработанного блока считывания.

Результаты: Эксперименты с кремниевым PIN-фотодиодом BPW34S показали чувствительность (13,9 ± 0,5) нКл/сГр, небольшую зависимость чувствительности от мощности дозы и высокую линейность тока по отношению к средней и мгновенной мощности дозы; для работы требовалось лишь 10 В обратного смещения. Тепловой дрейф этого датчика охарактеризован и смоделирован для компенсации температурного эффекта.

Выводы: Кремниевый PIN-фотодиод BPW34S, ранее испытанный для рентгеновского излучения и источника гамма-излучения Co-60, может быть надёжным кандидатом для определения мощности дозы и поглощённой кожной дозы при обычных режимах облучения в лучевой терапии. Измеренная потеря чувствительности составила менее 2% при дозе до 21,4 Гр, что позволяет использовать его как недорогой многоразовый кожный дозиметр. Кроме того, существенной разницы между его откликом на дозу на импульс и изменение частоты повторения импульсов по чувствительности и зависимости от мощности дозы не наблюдалось.