Wirkungsquerschnitte zur Bildung von Aktivierungsprodukten in Wechselwirkung von Protonen mit biologisch relevanten Elementen und Kollimatormaterialien im Energiebereich bis 200 MeV
Es wurden Anregungsfunktionen einiger protoneninduzierter Reaktionen an Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Blei und Titan mit Hilfe der Folienstapeltechnik im Energiebereich bis 200 MeV gemessen. Anhand der ermittelten Wirkungs-querschnitte wurde die Aktivierung von menschlichem Gewebe und der Strahlkollimatoren abgeschätzt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Bildung der kurzlebigen Positronenstrahler 11C (T1/2 = 20,38 min) und 13N (T1/2 = 9,96 min), die bei der Bestrahlung der biologisch relevanten Elemente C, N und O mit Protonen intermediärer Energien entstehen, bestimmt. Die Aktivität wurde zerstörungsfrei g-spektrometrisch untersucht. Dabei wurde durch die Analyse der Zerfallskurven der Vernichtungsstrahlung die Aktivität des einzelnen b+-Emitters bestimmt. Um die Reaktionsmechanismen zu verdeutlichen wurden Kernmodellrechnungen mit dem Rechencode ALICE-IPPE für intermediäre Energie durchgeführt. Die Wirkungsquerschnitte für die natTi(p,x)45Ca, natTi(p,x)49V und natPb(p,x)204Tl Reaktionen konnten zum ersten Mal gemessen werden. Zur Herstellung dünner Messpräparate wurden radiochemische Trennmethoden ausgearbeitet. Zur Bestimmung der Radionuklidaktivitäten wurde b--Zählung und Röntgenspektrometrie eingesetzt. Die ermittelten Daten wurden ebenfalls mit den Ergebnissen der theoretischen Rechnungen verglichen. Die zusätzliche Dosis durch die kurzlebigen Positronenstrahler 11C und 13N wurde für Muskel-, Fett- und Knochengewebe ermittelt. Die Berechnungen zeigen, dass der Beitrag der Positronenemitter nicht vernachlässigbar ist. Bei der Bestrahlung von Tumorgewebe entstehen im bestrahlten Volumen bis zu 35 % der eingesetzten Strahlendosis. Aktivitätsberechnungen wurden ebenfalls für die Kollimatormaterialien Blei und Titan durchgeführt. Während eines Jahres werden im Titankollimator 17 MBq an langlebigen Aktivierungsprodukten akkumuliert und in einem Bleikollimator reichern sich 65 MBq an (bei einer Energie von 200 MeV und einem Strahlstrom von 2 nA). Der radiologische Effekt dieser akkumulierten Aktivitäten ist relativ gering
