The calculation of the radiological properties and Response of a Polymer Gel Dosimeter Using UV-Visible Spectrophotometer

Abstract

Polymer gel dosimeters are among the most commonly employed techniques for radiation measurement in radiotherapy due to their three-dimensional (3D) dose recording capabilities, high spatial resolution, and flexibility in shaping and sizing the detector to meet specific requirements. Currently, the primary imaging modalities used to analyze these dosimeters post-irradiation include Magnetic Resonance Imaging (MRI), ultrasound, and X-ray Computed Tomography (CT). In this study, we prepared the MAGIC gel dosimeter and investigated its water equivalence, as well as key physical interaction parameters such as mass fraction (𝑤𝑎), effective atomic number (𝑍𝑒𝑓𝑓), and attenuation coefficients. These characteristics were compared with those of water and biological tissues, particularly soft tissue. To carry out this analysis, we employed the XCOM database to calculate photon attenuation coefficients over an energy range from 1 keV to 10 MeV, PHY-X/ Zextra software to determine the effective atomic number, NIST ESTAR to evaluate the stopping power, and Phys-X to compute the absorption coefficient. The MAGIC gel was prepared as part of this study, and irradiation was performed using a CLINAC 2100 SC linear accelerator. The gel’s response to radiation will be assessed postirradiation using a spectrophotometer ==================================================================================================== Les dosimètres en gel polymère sont parmi les techniques les plus couramment utilisées pour la mesure des rayonnements en radiothérapie, en raison de leur capacité d’enregistrement tridimensionnel (3D) de la dose, de leur haute résolution spatiale et de leur flexibilité en termes de forme et de taille, permettant d’adapter le détecteur à des exigences spécifiques. Actuellement, les principales modalités d’imagerie utilisées pour analyser ces dosimètres après irradiation incluent l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), l’échographie et la tomodensitométrie (CT) aux rayons X. Dans cette étude, nous avons préparé le dosimètre en gel MAGIC et avons étudié son équivalence à l’eau, ainsi que des paramètres clés d’interaction physique tels que la fraction massique (𝑤𝑎), le numéro atomique effectif (𝑍𝑒𝑓𝑓) et les coefficients d’atténuation. Ces caractéristiques ont été comparées à celles de l’eau et des tissus biologiques, en particulier les tissus mous. Pour réaliser cette analyse, nous avons utilisé la base de données XCOM pour calculer les coefficients d’atténuation des photons sur une gamme d’énergies allant de 1 keV à 10 MeV, le logiciel PHY-X/ Zextra pour déterminer le numéro atomique effectif, le NIST ESTAR pour évaluer le pouvoir d’arrêt, et Phys-X pour calculer le coefficient d’absorption. Le gel MAGIC a été préparé dans le cadre de cette étude, et l’irradiation a été réalisée à l’aide d’un accélérateur linéaire CLINAC 2100 SC. L’analyse post-irradiation sera effectuée à l’aide d’un spectrophotomètre afin d’évaluer la réponse du gel au rayonnement.