Performance Evaluation of an Electrometer for Quality Control and Dosimetry in Radiation Therapy

방사선 치료의 정도관리 및 선량측정에 이용되는 전리계의 성능평가

The performance of an electrometer directly affects on the accuracy and precision in radiation dosimetry. This study is to list of the quality control for maintaining performance and to perform evaluation tests of an electrometer. Performance tests selected include proper polarizing voltages, warm-up and equalization time, leakages, long-term stability, linearity, and effect of ambient conditions. An electrometer connected with a rigid stem ionization chamber was evaluated with a Strontium-90 check device. Bias voltage was measured directly on the input socket. Equalization time is the time required for reaching threshold of charged state after the power is on or the bias voltage is changed. Pre- and post-signal leakages are defined as the accumulation of signal with no exposure and after exposure, respectively. Over three months period, the electrometer's long-term stability was measured by comparison of the temperature-pressure corrected readings. Linearity was expressed as the deviation of readings from multiple short exposures from one continuous exposure. Effect of ambient conditions was expressed as the zero drift of the electrometer over 17-34$^{\circ}C$ temperature ranges. For two nominal values, 300 and 500 volts, measured voltages were lower by 2.5 and 5.8%, respectively. The warm-up time, 20 minutes, was longer than the lamp time by 9 minutes and the equalization time was less than 1 minute. Without exposure, the zero-drift was 0.002 scale-unit in 15 minutes and the leakage after 10 minutes exposure was minimal. The IQ-4 was stable over 99.4% for three-month periods. Deviation from the linearity was 0.9% for measurement scale, 0.000-9.991. Over 17-34$^{\circ}C$ temperature range, the zero-drift was minimal, less than 0.2%. For a clinically-used electrometer, a list for the basic peformance evaluations is proposed. By running this program, the measurement error using an electrometer can be reduced and in turn the improvement in accuracy and precision of radiation dosimetry can be achieved.

전리계의 성능은 방사선 선량측정의 정확도와 정밀도에 직접적으로 영향을 준다. 본 연구에서는 전리계의 성능을 유지하기 위한 정도관리의 항목들을 제시하고 구체적인 성능검사를 시행하고자 한다. 선정된 성능평가 항목들은 적절한 인가전압, 예열 및 고전압 후의 평형시간, 누설에 의한 상쇄 전류, 방사선 측정 전후의 영점이동 (배경전류), 장시간 안정성, 선형성, 외부조건의 영향 등이었다. 전리계에 연결된 자루가 단단한 전리함과 방사선원으로 스트론티움-90이 내장된 검사기가 성능검사용으로 이용되었다. 인가전압의 측정은 전리함의 입력단자에서 직접 측정하였고 평형시간의 측정은 전리계에 전원을 연결한 후와 인가전압을 바꾼 후 검사기에 연결된 전리함의 반응이 안정을 가져오는 시간으로 측정하였다. 누설은 전리계가 안정된 후 방사선을 조사하지 않은 상태에서 전리계의 측정값이 영점에서 이동하는 것으로 나타냈으며 배경전류는 안정된 전리계의 영점을 조정하고 전리계에 연결된 검사기에서 전리함을 10분 조사한 후 영점의 변화로 나타냈다. 장시간의 안정성 3개월에 걸쳐 측정되었으며 이때 검사기의 측정값을 온도-기압에 대한 보정을 한 후 그 값을 비교하였다. 선형성은 전리계에 연결된 전리함을 n번 연속하여 조사하여 그 전체의 측정값과 초기값을 n번 곱한 값을 비교하였다. 외부조건의 영향은 인위적으로 외부온도를 17-34 $^{\circ}C$ 로 변화시켜서 환경변화에 의한 전리계의 영점이동으로 나타냈다. 인가전압의 측정에서 명목상의 인가전압 300, 500V에 대한 측정값은 각각 2.5%와 5.8% 작게 나타났다. 전원을 연결한 후 전리계가 실제로 평형에 도달하는 시간은 20분으로 이는 전리계의 안정성 표시기보다 9분 지연되었으며 인가전압을 바꾼 경우에는 1분 이내에 평형에 도달하였다. 전리계의 누설의 측정에서 영점의 이동은 0.002(스케일)/15분이었고 10분 조사 후 영점의 이동은 발견되지 않았다. 전리계는 3개월 동안 99.4%의 안정성을 유지하였다. 스케일 영역 0.000-9.991 에서 전리계의 선형성에서의 이탈은 0.9% 이었다. 온도 범위 17 - 34 $^{\circ}C$ 에서 전리계의 영점이동은 0.2% 이내였다. 본 연구에서는 임상에서 사용하고 있는 전리계에 대한 성능을 평가하는 항목을 제시하고 이를 전리계의 정도관리에 이용하도록 하였다. 이러한 프로그램의 운용을 통하여 전리계에 의한 오차를 줄임으로써 방사선측정에서의 정확도와 정밀도를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.