Radioaktivität mit dem Smartphone messen

 

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Summary

The interest in the detection of radioactive materials has strongly increased after the accident in the nuclear power plant Fukushima and has led to a bottleneck of suitable measuring instruments. Smartphones equipped with a commercially available software tool could be used for dose rate measurements following a calibration according to the specific camera module. Aim: We examined whether such measurements provide reliable data for typical activities and radionuclides in nuclear medicine. Methods: For the nuclides ^99mTc (10 – 1000 MBq), ¹³¹I (3.7 – 1800 MBq, therapy capsule) and ⁶⁸Ga (50 – 600 MBq) radioactivity with defined geo metry in different distances was measured. The smartphones Milestone Droid 1 (Motorola) and HTC Desire (HTC Corporation) were compared with the standard instruments AD6 (automess) and DoseGUARD (AEA Technology). Results: Measurements with the smartphones and the other devices show a good agreement: linear signal increase with rising activity and dose rate. The long time measurement (¹³¹I, 729 MBq, 0.5 m, 60 min) demonstrates a considerably higher variation (by 20%) of the measured smartphone data values compared with the AD6. For low dose rates (< 1 μGy/h), the sensitivity decreases so that measurements of e. g. the natural radiation exposure do not lead to valid results. The calibration of the camera responsivity for the smartphone has a big influence on the results caused by the small detector surface of the camera semiconductor. Conclusions: With commercial software the camera module of a smartphone can be used for the measurement of radioactivity. Dose rates resulting from typical nuclear medicine procedures can be measured reliably (e. g., dismissal dose after radioiodine therapy). The signal shows a high correlation to measured values of conventional dose measurement devices.

Zusammenfassung

Das Interesse am Nachweis von radioaktiven Stoffen hat nach dem jüngsten Unfall im Kernkraftwerk Fukushima stark zugenommen und zu einem Engpass bei entsprechenden Messgeräten geführt. Für den Einsatz des Kamerasystems von Smartphones zum Strahlungsnachweis existiert eine kommerzielle Software welche die Nutzung als Dosisleistungsmessgerät unter Verwendung gerätespezifischer Kalibrierdaten erlaubt. Ziel: Wir untersuchten, ob die Anwendung für in der Nuklearmedizin übliche Nuklide und Radioaktivitätsmengen möglich ist. Methodik: Für die Nuklide ^99mTc (10–1000 MBq), ¹³¹I (3,7–1800 MBq, Therapiekapsel) und ⁶⁸Ga (50–600 MBq) wurden Messungen in definierter Geometrie in verschiedenen Abständen durchgeführt. Die Smartphones Milestone Droid 1 (Motorola) und HTC Desire (HTC Corporation) wurden mit den Messgeräten AD6 (automess) und DoseGUARD (AEA Technology) verglichen. Ergebnisse: Die Messwerte der Smartphones und der anderen Geräte sind gut miteinander vergleichbar: linearer Signalanstieg bei zunehmender Aktivität und Dosis leistung. Langzeitmessungen (¹³¹I, 729 MBq, 0,5 m, 60 min) ergaben bei Smartphones Werte, die um 20% schwankten im Vergleich zu AD6. Smartphones haben im Bereich niedriger Dosisleistung (< 1 μGy/h) deutliche Empfindlichkeitsverluste. Messungen im Bereich der natürlichen Radioaktivität ergaben keine validen Anzeigewerte. Die individuelle Kalibrierung der Empfindlichkeit auf den Smartphonetyp übt großen Einfluss auf die Messwertanzeige aus wegen der unterschiedlichen Kameramodule. Schlussfolgerungen: Mit Hilfe kommerzieller Software lässt sich das Kameramodul eines Smartphones zum Radioaktivitätsnachweis nutzen. Typische Nuklide der Nuklearmedizin können in relevanten Aktivitätsmengen (z. B. Entlassungdosis nach Radioiodtherapie) sicher nachgewiesen werden. Das Signal korreliert mit den Messwerten klassischer Strahlungsdetektionsgeräte in hohem Maße.

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