In this work, the feasibility of absolute dose to water measurements using a small scale graphite probe calorimeter (GPC) in a clinical environment is established. A numerical design optimization study was conducted by simulating the heat transfer in the GPC resulting from irradiation using a finite element method software package. The choice of device shape, dimensions and materials was made to minimize the heat loss in the sensitive volume of the GPC. The resulting design, which incorporates a novel aerogel-based thermal insulator, was built in-house. Absorbed dose to water measurements were made under standard conditions in a 6 MV 1000 MU/min photon beam and subsequently compared against TG-51 derived values. The average measured dose to water was 95.7 ± 1.4 cGy/100 MU, as compared to an expected value of 96.6 cGy/100 MU. The Monte Carlo-calculated graphite to water dose conversion factor was 1.099, while the derived heat loss correction factors varied between 1.005 and 1.013. The most significant sources of uncertainty were the repeatability (type A, 1.4%) and thermistor calibration (type B, 2.1%). The contribution of these factors to the overall uncertainty is expected to decrease significantly upon the implementation of active thermal stabilization provided by a temperature controller and direct electrical calibration, respectively. This proof of concept demonstrates the feasibility of using the GPC as a practical clinical absolute photon dosimeter and lays the foundation for a miniaturized version suitable for small and composite field dosimetry. / Dans ce travail, la faisabilité de la mesure de dose d'eau absolue à l'aide d'un calorimètre à petite gamme de graphite sonde (GPC) dans un environnement clinique est établi. Une étude de conception d'optimisation numérique a été réalisée en simulant le transfert de chaleur résultant de l'irradiation dans le GPC avec un logiciel d'analyse par éléments finis. Le choix de la forme, des dimensions et des matériaux a été fait pour minimiser la perte de chaleur dans le volume sensible du GPC. La conception résultante, qui intègre un isolant thermique basé sur l'aérogel, a été construite en interne. Des mesures de dose absorbée dans l'eau ont été faites dans des conditions référence dans un 6 MV 1000 MU / min faisceau de photons et ont été comparé à des valeurs dérivées avec TG-51. Le taux de dose moyenne mesurée dans l'eau était 95,7 ± 1,4 cGy/100 MU, comparé à une valeur attendue de 96,6 cGy/100 MU. Le facteur de conversion de dose en graphite à dose dans l'eau calculée avec le Monte Carlo était 1.099, tandis que les corrections pour la perte de chaleur varient entre 1,005 et 1,013. Les sources les plus importantes d'incertitude ont été la répétabilité (type A, 1,4%) et le calibrage de thermistance (de type B, 2,1%). La contribution de ces facteurs à l'incertitude globale devrait diminuer de façon significative à la mise en œuvre de la stabilisation thermique active fournie par un régulateur de température et de calibrage électrique directe, respectivement. Cette preuve de concept démontre la faisabilité de l'utilisation du GPC comme un dosimètre absolu de photon pratique en clinique et forme la base d'une version miniaturisée adaptée pour la dosimétrie de petit champ.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110689 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Renaud, James |
| Contributors | Arman Sarfehnia (Internal/Supervisor), Jan Peter Frans Seuntjens (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Medical Physics Unit) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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