Elektronički dozimetrijski detektorski sustav za vremenski razlučiva mjerenja impulsnih polja ionizirajućega zračenja

doctoral thesis

• Title (english): Electronic Dosimetric Detector System for Time-resolved Measurements of Pulsed Ionizing Radiation Fields
• Author: Luka Pavelić
• Mentor: Igor Lacković (mentor)
• Mentor: Marija Surić Mihić (komentor)
• Committee member: Igor Lacković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Electronic Systems and Information Processing); Zagreb
• Defense date and country: 2021, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Većina modernih elektroničkih generatora ionizirajućeg zračenja radi u impulsnom načinu rada ili koristi kratke ekspozicije trajanja do deset sekundi što ih svrstava u impulsne izvore zračenja. Donedavno je većina elektroničkih dozimetara bila konstruirana isključivo za mjerenje kontinuiranih izvora zračenja. Istraživanja radnih značajki elektroničkih dozimetara u impulsnim poljima u posljednjih deset godina pokazala su ozbiljne nedostatke u smislu točnosti, vremenske rezolucije i energijskog odziva. U ovom radu predložena je arhitektura elektroničkog dozimetrijskog detektorskog sustava koja omogućuje vremenski razlučivo mjerenje ambijentalnog doznog ekvivalenta H*(10) i brzine ambijentalnog doznog ekvivalenta dH*(10)/dt u impulsnim poljima ionizirajućeg zračenja s naglaskom na izvore prisutne u medicini. U tu svrhu izrađen je scintilacijski detektor s kristalom natrijeva jodida dopiranog talijem i silicijskim fotomultiplikatorom. Monte Carlo simulacijom transporta čestica kroz tvari za detektor razvijena je inovativna metoda energijske kompenzacije uporabom energijskog kompenzacijskog filtra. Njegova uporaba omogućuje integraciju izlaznog signala detektora što je rezultiralo povećanjem dinamičkog raspona za faktor 70 u odnosu na slične mjerne instrumente. Detektorski je sustav karakteriziran i validiran eksperimentalno uz impulsnu pobudu rendgenske cijevi i u snopu i za raspršeno zračenje, pri čemu je prikazana visoka razlučivost mjerenja ambijentalnog doznog ekvivalenta i njezine brzine. Postignuta vremenska razlučivost predstavlja poboljšanje za tri reda veličine u odnosu na trenutno komercijalno dostupne dozimetre.

Abstract (english)

Majority of modern electronic generators of ionizing radiation work in pulsed regime or use short exposures up to ten seconds in duration, which classifies them as pulsed sources of ionizing radiation. Up to recently, most of electronic dosimeters were designed only for measurement of continuous sources of ionizing radiation. Investigation of their performance in last ten years has revealed some serious limitations concerning measurement accuracy, time resolution and energy response. This doctoral thesis proposed the architecture of dosimetric detector system which would enable time-resolved measurements of ambient dose equivalent H*(10) and H*(10) rate whose main purpose is measurement of pulsed ionizing radiation fields with the accent on sources present in medicine. For that purposes, the scintillation detector was made with thallium doped sodium iodide crystal and silicon photomultiplier. By means of Monte Carlo simulations of particle transport trough matter, an innovative method for energy compensation of the detector was developed employing energy compensation filter. Use of such filter enabled integration of the signal at the detector output, which resulted with increasing the dynamic range for the factor 70 when compared with similar dosimeters. Detector system was characterized and validated wherein was demonstrated high resolution for measurements of ambient dose equivalent and its rate. Achieved time resolution demonstrates improvement over commercial dosimeters for three orders of magnitude.

• Keywords: dozimetrija zračenja; impulsna polja ionizirajućeg zračenja; detektori ionizirajućeg zračenja; scintilacijski detektori; Monte Carlo simulacije
• Keywords (english): radiation dosimetry; pulsed ionizing radiation fields; ionizing radiation detectors; scintillation detectors; Monte Carlo simulations
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:510695
• Study programme: Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing"; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti)
• Catalog URL: http://lib.fer.hr/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=52614
• Type of resource: Text
• Extent: 105 str.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2022-04-27 12:02:25