Multidimensionale Dosimetrie für Elektronenbestrahlung

Thema

© Fraunhofer IKTS
Dosimetrisch aktiver Produktzwilling einer Mandel (links) mit eingebetteten Leuchtstoffpartikeln (rechts) zur Routine-Prozesskontrolle bei der Elektronenbestrahlung.
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Auslesen der Dosisinformation einer leuchtstoffbeschichteten 3D-Oberfläche.
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Resultierende 3D-Dosiskarte mit Dosistiefenprofil zur Prozesskontrolle beispielsweise bei der Installationsprüfung von Elektronenbestrahlungsanlagen.

Keramische Leuchtstoffe ändern ihre optischen Eigenschaften unter dem Einfluss ionisierender Strahlung, auch niederenergetische Elektronenstrahlung, und der Temperatur. Daher eignen sie sich für die Dosimetrie, d. h. die Messung der absorbierten Strahlungsdosis bei Elektronenbestrahlung (E-Beam-Behandlung). So kann der Bestrahlungsprozess kontrolliert und seine Qualität gesichert werden.

Dosimetrie in 1D, 2D und 3D

Die am Fraunhofer IKTS entwickelten Leuchtstoffe zeigen bei gepulster nahinfraroter Anregung eine Lumineszenz, deren Abklingzeit von der Dosis einer applizierten Elektronenbestrahlung abhängt. Die optische Abfrage dieser Lumineszenz-Abklingzeit ermöglicht so den Rückschluss auf die eingetragene Strahlungsdosis im Bereich von 0,1 bis 30 kGy.

Die keramischen Leuchtstoffe liegen als Pulver vor, was verschiedene Ein- und Auftragsverfahren zulässt: Die μm-großen Partikel können als ultradünnes Dosimeter aufgetragen oder in ein Material eingebettet werden. Somit kann die Dosisinformation wie das Dosistiefenprofil in einer bisher unerreichten Dosis-Ortsauflösung im Inneren eines Produkts, an jedem Ort eines Partikels, entlang einer Linie (z. B. Dosistiefenprofil), in einer Querschnittsfläche oder auf komplexen Produktoberflächen zugänglich gemacht werden.  

 

Neue Anwendungsfelder

 

  • Herstellung dosimetrisch aktiver Produktzwillinge aus Polymeren unter Erhaltung des originalen Strahlungseindringungsvermögens
  • Chemische Anbindung von Leuchtstoffpartikeln an Fasern für medizinische Zellträger zur Kontrolle von Sterilisationsprozessen
  • Beschichtung von Oberflächen mit Leuchtstofftinten oder -lacken zur Erstellung von 2D- oder 3D-Dosiskarten

 

Leistungsangebot

 

  • Optische Charakterisierung der Leuchtstoffe
  • Herstellung von dosimetrisch aktiven Testprodukten für die Installationsprüfung von Elektronenbestrahlungsanlagen, die Einrichtung neuer Bestrahlungsprozesse oder die Routine-Prozesskontrolle
  • Entwicklung und Bau von prozessintegrierten Geräten für das Auslesen der Dosisinformation

 

Geräteausstattung

 

  • Elektronenbestrahlungssystem EB-Lab 200 inkl. Dosimetriesystem
  • Hochauflösende optische Mikroskopie
  • Hochauflösende Spektroskopie (auch zeitaufgelöst)
  • TL/OSL-Messgerät lexsyg smart (TL: Thermolumineszenz)
  • Markiersystem (Eindüsendrucker) Tippl MS 1000
  • Tragbare Messgeräte für Lumineszenzabklingzeit von dosisempfindlichen Leuchtstoffen