Moderne Instrumentierung zur Überwachung der Strahlendosis

Die Strahlungsdosimetrie, also die Bewertung der von einer Person absorbierten Strahlendosis, findet Anwendung bei der Überwachung der Strahlenbelastung am Arbeitsplatz, bei der Beurteilung von biomedizinischen Therapien, bei der sekundären (Scatter-abhängige) Dosierung während der Strahlentherapie und sogar bei der Messung der Strahlenbelastung an Bord von kommerziellen Flügen und von Astronauten im Weltraum. Ein großes internationales Konsortium von acht vollen und sechs assoziierten Partnern bildet Nachwuchsforscher zu relevanten Themen aus und wird dabei mit EU-Mitteln für das Projekt ARDENT (Advanced Radiation Dosimetry European Network Training initiative) unterstützt.

Das Projekt zielt auf die Stärkung der internationalen Zusammenarbeit und der europäischen Forschung sowie die Förderung des Technologietransfers an die Industrie und bereitet eine neue Generation von Wissenschaftlern für eine zunehmend wichtige Karriere in der Dosimetrie vor. Der Schwerpunkt liegt auf Gasdetektoren, Festkörper-Detektoren und Spurdetektoren (basierend auf unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Spurenätzung von Kernpartikeln). Forscher entwickeln und testen die Instrumentierung zur Messung der Energieverteilung und dosimetrischer Größen in komplexen Strahlungsfeldern und in monoenergetischen Teilchenstrahlen aus der Krebstherapie.

Alle 15 Nachwuchsforscher wurden erfolgreich rekrutiert und an einem umfangreichen Forschungs- und Ausbildungsprogramm beteiligt. Sie kommen aus 10 Ländern und rund ein Viertel von ihnen sind Frauen, angesichts des geringen Frauenanteils in dem Bereich allgemein ein ziemlich respektable Zahl. Für jeden Nachwuchsforscher werden in einem Projektdokument Schulungen, experimentelle Aktivitäten, Konferenzen und Präsentationen, wissenschaftliche Publikationen, Öffentlichkeitsarbeit und Abordnungen aufgezeichnet. Die Projekt-Website enthält Details über das Projekt und seine Ergebnisse.

In einem zufälligen Zusatz zum ursprünglichen Plan hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Abordnungen für den Geant4-Simulator angeboten, um die Reaktion des TimePix-Chips zu untersuchen. TimePix ist ein Pixeldetektor aus Hybrid-Halbleiter für Partikel-Tracking zur direkten Energiemessung verschiedener Arten von Strahlung. Geant4 ist ein Toolkit für die Simulation des Durchgangs von Teilchen durch Materie. Beide wurden in einer Zusammenarbeit mit der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in der Schweiz entwickelt.

Mehrere Projekte konzentrieren sich auf die Entwicklung und Anwendung von TimePix. Ein neuartiger Detektor, GEMPix, der zwei Technologien vom CERN (GEM und TimePix) miteinander verbindet, wurde entwickelt und könnte in der medizinischen Dosimetrie, der Mikrodosimetrie und bei Messungen von niedrigen Energiephotonenquellen für die Charakterisierung von radioaktiven Abfällen Anwendung finden.

Ein 4D-Phantom, das die Bewegung eines menschlichen Thorax während der Atmung nachahmen kann, wurde entwickelt. Mit ihm sollen Lungen-, Knochen- und Gewebebewegung in einem menschlichen Torso und die 3D-Bewegung eines Tumors als Funktion der Zeit simuliert werden. Es umfasst die Möglichkeit, passive und aktive Detektoren einsetzen, um in der konventionellen Strahlentherapie und in Zukunft in der fortschrittlichen Hadrontherapie die abgegebene Dosis bei einem beweglichen Tumor genau zu messen.

ARDENT führt Spitzenforschung in der Strahlungsdosimetrie mit einem Schwerpunkt auf industriellen Anwendungen mit den vier Industriepartnern durch. Das Projekt bildete die nächste Generation von Forschern in einem Forschungsschwerpunkt aus, förderte die Entwicklung des Privatsektors und stärkt die internationale Zusammenarbeit.