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大型設備上崗LA物理師真題解析(第七篇)

作者:網友投稿 時間:2020/9/18 23:40:00

 

 

真題解析第七篇(輻射劑量計及監測儀)

一、輻射劑量計簡介

輻射劑量計:一種測量裝置或說是一個系統。通過測量,可直接或間接的得出照射量、比釋動能、吸收劑量或當量劑量,或是得到由其衍生出的時間量或相關的電離輻射量。

劑量測定系統:劑量計與其讀出器共同組成。

對某輻射劑量的測量是指通過實驗的方法,使用劑量測定系統來測出這個輻射劑量的數值過程。

一個測量結果,即一個輻射劑量的數值,是由數字和適當的單位來表示。

 

(一)劑量計的特性

1.準確度和精確度

在放射治療的劑量測定中,輻射劑量測量的不確定度通常是用準確度和精確度來表示。

(1)精確度:在相同條件下測得的數據的可重復性,并且能夠通過重復測量得到的數據估計其大小。測量結果的精確度用標準偏差表示,標準偏差越小,精確度越高。

(2)準確度:測量的期望值與其“真實值”的接近程度。測量結果不可能絕對地準確,其誤差由“不確定度”來描述。

 

測量誤差:物理量的測量值與客觀存在的真實值之間的差異。

❶ 誤差是由數字和符號組成的。

❷ 通常測量的誤差是不可能精確已知的,但可以通過某種最可能的方法對其進行評估,并引入適當的修正。

❸ 當引入了全部已知的修正后,誤差的期望值應該為零,因此是唯一關注的物理量就是不確定度。

 

不確定度:描述測量值的離散度的參數。

❶ 由統計學方法(類)或其它方法(類)計算得出;

它沒有確定的符號,并且通常假定為對稱的。

 

2.劑量計的線性

(1)理想情況下,劑量計的讀數M應該與劑量Q線性關系。

(2)這種線性關系可能并不存在于所有的劑量范圍內;在某個劑量范圍內,它可能是非線性關系;

(3)線性范圍和非線性特性依賴于劑量計的類型以及它的物理特性;

(4)非線性情況下必須對劑量計的讀數進行修正。

 

3.劑量率的依賴性

(1)劑量率響應:指劑量率的變化積分劑量測量結果的影響。

(2)理想情況下,對于不同的劑量率,其劑量測定系統的響應M/Q應該是相同的。

(3)實際上劑量率可能會影響劑量計的讀數,因此必須對其作適當的修正,例如在脈沖式輻射束的測量中需要對電離室作復合修正。

 

4.能量依賴性

(1)儀器靈敏度

儀器靈敏度:測量的每單位劑量所對應的儀表指示,即測量儀器所能響應的最小測量值。

(2)能量響應

能量響應:儀器靈敏度隨射線能量的變化關系,它通常是輻射質(能量)的函數。

❶ 理想情況下,能量響應應該是恒定不變的(即在某輻射質范圍內,劑量測定系統的校準不應依賴于能量);

❷ 實際上,在多數的測量情況中,測量結果必須包含能量修正;

❸ 在放射治療中,通常感興趣的是水中(或組織中)的輻射劑量。而對于所有的輻射質,劑量計都不是水或組織等效的,所以能量依賴性是劑量測定系統的一個重要特性。

 

5.方向依賴性

方向或角度依賴性:劑量計的響應隨著輻射線入射角的變化而改變的特性。

劑量計產生方向依賴性的原因劑量計的結構、物理尺寸輻射線能量等。

方向依賴性是非常重要的,如體內劑量測量中使用的半導體劑量計。

因此在放療中使用劑量計測量劑量時的幾何條件通常與其在校準時的幾何條件相同。

 

6.空間分比率和物理尺寸

(1)一般來說,輻射劑量描述的是空間中某一點的劑量,因此劑量計測量的劑量應該是空間中某個非常小體積內的劑量(即某一點的劑量必需用“點劑量計”來測量)。

(2)同時劑量測量點的位置(即它的空間位置)應明確的定義在參考坐標系中。

熱釋光劑量計TLD:尺寸非常小,可近似作為點劑量的測量工具。

膠片劑量計:具有極好的二維空間分辨率;凝膠劑量計:有很好的三維空間分辨率,因此用它們作點劑量測量時,其空間分辨率僅限制于評估系統的分辨率。

電離室由于本身的幾何尺寸限制了其靈敏度大小,即使是最新型的尖點微型電離室也不能完全克服這個問題。

 

7.數據讀出的方便性

(1)直讀式劑量計與被動型劑量計                  

直讀式劑量計:如電離室;

被動型劑量計:劑量計在照射后需經過處理才能讀數,如熱釋光劑量計膠片劑量計。

直讀式劑量計的使用通常比被動型劑量計更加方便。

(2)累積劑量與劑量率

只能測累積劑量的劑量計:如熱釋光劑量計凝膠劑量計;

累積劑量與劑量率的劑量計:如電離室。

 

8.使用的方便性

(1)電離室:可重復使用,靈敏度使用期限幾乎無變化。

(2)半導體劑量計:也可以重復使用,但在使用期限內它的靈敏度會逐漸下降;

(3)不能重復使用的劑量計:如膠片,凝膠,丙氨酸;

(4)通過單次曝光便可以測量劑量分布的劑量計:如膠片凝膠;

(5)有些劑量計則很復雜:處理過程不會影響靈敏度,如電離室;靈敏度依賴于處理過程,如熱釋光劑量計。

 

二、電離室劑量測定系統

(一)電離室和靜電計

1.電離室

電離室是用來測量放射治療中或放射診斷中的輻射劑量。

電離室測量吸收劑量:通過測量電離輻射在與物質相互作用過程中產生的次級粒子的電離電荷量,由計算得出吸收劑量。

1.1電離室的分類

(1)圓柱形電離室;

(2)平行板電離室;

(3)近距離治療電離室;

(4)外推電離室。

 

1.2基本結構

(1)外部導電室壁中心收集電極組成;

(2)室壁內是充滿氣體的空腔;

(3)室壁和收集電極之間高絕緣材料分隔開,這樣可以使電離室在加上極化電壓時的漏電流減小;

 

1.3護電極的作用:

進一步減小電離室的漏電流;

❷ 截斷漏電流,并繞開收集電極,將漏電流導向地面;

❸ 確保電離室靈敏體積內的電場具有良好的均勻性;

❹ 準確地收集電離電荷量。

 

1.4電離室漏電流

(1)電離室受電離輻射照射前,5min內漏電流應小于10-14A;

(2)電離室漏電流類型:本底漏電流;輻射致漏電流;機械壓力和摩擦電纜產生的漏電流。

(3)電離室漏電流產生的因素:

輻射;

❷ 機械壓力摩擦電纜;

❸ 桿泄漏。

 

1.5電離室的工作特性

(1)電離室的方向性;

(2)電離室的飽和特性;

(3)電離室的桿效應;

(4)電離室的復合效應;

復合效應的校正,通常采用稱為“雙電壓”的實驗方法。

(5)電離室的極化效應;

極化效應:對給定的電離輻射,電離室收集的電離電荷會因收集極工作電壓極性的改變而變化。

影響電離室極化效應的參數

輻射的能量(射線能量);

入射角度;

模體中的測量深度;

射野大小。

(6)環境因素對工作特性的影響。

使用自由空氣電離室測量劑量時,必須對溫度和氣壓進行修正。這是因為當周圍環境的溫度和氣壓發生改變時,電離室氣腔內的空氣質量也會隨之改變。

 

電離室工作環境中空氣的相對濕度的影響較小,對空氣的濕度沒有做相應校正,校正系數通常把濕度取成50%左右。

 

1.6測量電離室的輸出信號的三種方式

(1)測量其輸出的電荷量;

(2)測量其輸出的電流信號;

(3)測量其輸出回路中形成的電壓信號。

 

1.7影響電離室劑量刻度的參數

(1)空氣的氣壓,溫度和濕度;

(2)電離室所用的電壓的大小和極性;

(3)電離室的漏電流;

(4)電離室的桿效應。

 

1.8用作絕對劑量測量的電離室

(1)標準自由空氣電離室;

(2)空腔電離室;

(3)模體嵌入式外推電離室。

 

1.9 電離室劑量計的主要優缺點

優點

缺點

有良好的精確性和準確性;

推薦作為射束校準;

能夠良好的作必要的修正;

能直接讀出。

需要連接電纜;

需要提供高電壓;

高能射束劑量測定需要作許多修正。

 

2.靜電計

靜電計是用來測量微電流的裝置,測量的電流大約為10−9A或者更小。

與電離室連接的靜電計是具有高增益、負反饋的運算放大器(放大弱電流),它通過反饋通路上的標準電阻器或標準電容器測量電離室中的電流或某一固定時間間隔內收集到的電荷量。

 

3.圓柱形電離室(指形電離室)

最先由Farmer設計,又稱Farmer型電離室;因靈敏體積形狀類似套環,因此Farmer 型電離室通常也稱為指形電離室。

3.1 組成結構

(1)電離室的構成應盡可能均質;

(2)室壁材料:一般是選用石墨,低原子序數Z(即組織或空氣等效)材料,厚度低于0.1g/cm2 ;

(3)中心電極:通常由直徑約為1mm材料構成,以確保電離室具有某一固定的能量依賴性;

(4)電離室的靈敏體積通常為0.1~1cm3,目前普遍使用的靈敏體積為0.6cm3;

(5)一般來說,電離室內氣腔的長度不超過25mm,氣腔的內直徑不超過7mm。

3.2 測量應用

用于放射治療劑量測定中的輻射束校準。

3.3 空氣中用Co-60 γ射線來校準電離室,通常需要加上平衡帽,其厚度大約為0.5g/ cm2 。

 

4.平行板電離室

4.1組成結構

(1)由兩個平板室壁組成,其中一個作為入射窗,形成極化電極;

(2)另一個作為后壁,形成電荷信號的收集電極,同時它也作為防護環系統。

后壁通常是一塊導電塑料,或者是帶有一個薄石墨導電層的不導電材料(通常是有機玻璃或聚苯乙烯),形成收集電極保護環。

4.2測量應用

(1)推薦用來測量能量低于10MeV電子束的輻射劑量;

(2)也用來測量兆伏級光子束建成區的表面劑量深度劑量;

(3)光子在劑量建成區的劑量測量。

 

5.近距離放射治療電離室

(1)近距離放射治療的放射源,其空氣比釋動能強度(或參考空氣比釋動能率)較低,需要較大靈敏體積(大約為250cm3或者更大)的電離室來進行測量,以提供足夠的靈敏度;

(2)在近距離放射治療中,通常使用井型電離室凹型電離室來校準和標定放射源。

 

6.外推電離室

外推電離室是靈敏體積可變平行板電離室。

6.1測量應用

(1)測量中壓X射線兆伏級X射線束表面劑量;

(2)測量β射線低能X射線輻射劑量;

(3)直接嵌入組織等效模體中,測量輻射線的絕對劑量。

空腔對電子的擾動可以通過測量空腔厚度函數并外推到零厚度進行消除。

使用這種有限厚度的平行板電離室時,可以估計其空腔擾動的影響。

 

(二)膠片劑量計

同一型號的膠片靈敏度影響因素:

(1)射線質(射線能量);

(2)射線入射角度;

(3)照射劑量;

(4)洗片條件以及膠片的批號。

與照射劑量率無關。

 

膠片黑度的表示方法

(1)光學密度OD

OD = log10 (I0/It) = lg (I0/It)I0是光線入射強度,It是光線透過強度)

當入射粒子注量較低時,上式近似為

OD=K·A2·N·φK為常數,A是晶體顆粒的投影面積,N是單位面積上晶體顆粒數目)

(2)透明度T:膠片黑的程度;

TIt/I0I0是光線入射強度,It是光線透過強度)

 

(1)膠片具有極好的二維空間分辨率;

(2)一次照射獲取感興趣區域的輻射空間分布信息或由于插入介質使輻射減弱的信息(一次曝光同時獲取點劑量和面劑量);

(3)可以測量不均勻固體介質中的劑量分布。


膠片劑量計的優缺點

優點

缺點

二維空間分辨率;

非常。翰粩_動射束。

需要暗室和處理設備;

處理條件較難控制;

不同膠片間有差別;

需要用電離室劑量計作適當校準;

能量依賴性問題;

不能作為射束校準使用。

 

2.輻射顯色膠片

用于放射治療劑量測量的一種新型膠片。最常用的是GafChromic膠片。

(1)自顯影,不需要顯影劑和定影劑;

(2)無顆粒,精度高,可用于測量劑量梯度大的區域(例如:測量在立體定向射野中和近距治療放射源附近的劑量分布);

(3)輻射顯色膠片比放射照相用膠片靈敏性低,它多用在較高劑量的測量,盡管其劑量響應是非線性的,但在較高劑量區域應予修正;

(4)輻射顯色膠片是相對劑量計。如果適當考慮修正和環境條件,其精確度可以超過97%(如:靈敏度、線性、均勻性、重復性和輻射照射后的穩定性)。


劑量測量中使用輻射顯色膠片比起放射照相用膠片來有很多優點,例如:

(1)容易使用;取消對暗室設備、片盒和膠片處理的需求;

(2)不依賴劑量率;

(3)有更好的能量特性(特別是25kV或更低的低能X射線);

(4)不受周圍環境的影響(當然過度潮濕應該避免)。

 

(三)發光劑量計

發光現象分類:

熱刺激:熱釋光,該物質叫做熱釋光物質或TLD(用于劑量測量);

光刺激:光致發光(OSL)。

1.熱釋光劑量測量系統

熱釋光劑量計結構光電倍增管、加熱盤、信號放大器、記錄儀、光濾過。

1.1熱釋光:熱刺激的磷光現象。

1.2工作原理由固體能帶模型提供。

1.3材料LiF、LiBO4、CaSO4、CaF2、Al2O3

1.4常用的熱釋光材料氟化鋰LiF),其最適合臨床應用,因為

(1)有效原子序數8.2與軟組織7.4接近;

(2)劑量數據完整;

(3)對紫外線不敏感;

(4)不易潮解;

(5)產品式樣多。

1.5熱釋光材料的劑量響應與其受輻照和加熱歷史有關,在使用前必須退火。LiF在照射前需要經過1小時400℃高溫和24小時80℃低溫退火。

1.8特性:

(1)用于劑量測量的主要是在180°260°之間的峰值;

(2)通過適當的修正,散發出的總熱釋光信號(例如:加熱發光曲線合適部分下面的區域)可以與劑量相關聯;

(3)熱釋光測量可以有良好的重復性;

(4)熱釋光劑量響應在放射治療中使用的劑量范圍內都是呈線性的;

(5)TLD在使用前需要修正(因此用做相對劑量計);

1.9應用

(1)病人體內劑量測量;

(2)在各種模體里的治療技術驗證;

(3)劑量計核查;

(4)醫院間的比較(區域內單位的劑量比對)。

1.10熱釋光劑量計優缺點

優點

缺點

尺寸。耗軌蜃鳛辄c劑量測量;

在單次照射中能夠使用多個熱釋光劑量計;

能做成不同形狀;

有較好的組織等效性;

價格較低廉。

讀數過程中信號會消失;

容易丟失讀數;

不能直接讀出;

為保證精確性需謹慎操作;

需要較多讀出和校準時間;

不推薦作為射束校準使用。

 

2.光致熒光劑量測量系統

OSL劑量計是基于類似熱釋光劑量計的原理。

(1)光纜劑量計高靈敏性;

(2)響應線性;

(3)角度響應需要修正;

(4)還沒有用于常規放射治療,但也可以證明它將來會是用于體內劑量測量的頗有價值的工具。

 

(四)半導體劑量計

半導體劑量計實際行是基于半導體理論的特殊的PN型二極管。

硅半導體劑量測量系統;

半導體場效應管(MOSFET)劑量測量系統。

1.半導體探測器

1.1分類

半導體探測器又稱“固體電離室”;

硅半導體劑量計按基本物質分為:N型半導體探測器和P型半導體探測器;

1.2測量范圍

(1)硅晶體半導體探測器,主要用于測量高能Xγ)射線和電子束相對劑量;

20.3~0.7mm3半導體探頭,常規用于測量

劑量梯度比較大的區域,如劑量建成區、半影區的劑量分布;

❷ 小野劑量分布的測量;

近十年來,半導體探測器被廣泛用于患者治療過程中的劑量監測,如在常規的病人體內或膀胱、直腸的劑量測量。

1.3工作原理:

受到電離輻射照射時,會產生新的載流子電子和空穴對,在電場作用下,它們很快分離并分別被“拉”到正極和負極,形成脈沖信號;

 

1.4半導體探測器的靈敏度影響因素:

環境溫度;

照射野大小;

脈沖式電離輻射場中的劑量率的影響。

 

1.5影響劑量響應的因素:

❶ 溫度;

❷ 劑量率;

❸ 角度(方向)能量;

❹ 放射野的光譜組成的微小變化也有依賴。

靈敏性依賴于它的輻射歷史,因此需要對它定期重復校準;

 

1.6優點:

(1)體積小,相同體積的半導體探測器,要比空氣電離室的靈敏度高18000;

(2)半導體探測器一般工作在無反向偏壓狀態,這樣會減少半導體的漏電流;

(3)當用于電子束測量時,基本不依賴于能量變化,可直接以深度電離曲線表示百分深度劑量曲線;

(4)小野條件下,測量低能電子束劑量分布優于平行板電離室;

 

1.7缺點

(1)對中低能X射線的測量因反應截面的問題會受到一定的影響;

(2)由于熱效應的影響,存在暗電流,形成本地信號,影響測量結果,對N型半導體探測器的影響比P型大,只有P型硅適合于輻射劑量測量;

(3)高能輻射轟擊晶體,會使其晶格發生畸變,探頭受損,靈敏度下降;

 

1.8半導體劑量計優缺點

優點

缺點

尺寸;

高靈敏度;

能直接讀出;

不需要外置偏壓;

儀器簡單。

需要連接電纜;

需要作溫度校準;

累積劑量會改變靈敏度;

需要謹慎操作以保證劑量響應不變;

不能作為劑量校準使用。

 

2.MOSFET劑量測量系統

金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)是一個微型的硅晶體管。

(1)極好的空間分辨率,體積小,射野衰減很小,特別適用于體內的劑量測量;

(2)輻射時或輻射后可以測量總劑量;

(3)一個單獨MOSFET劑量計可以用于整個光子和電子的能量范圍;

(4)對兆伏級射野,不需要能量修正,只需用一個校準因子。

(5)存在微弱的軸方向性,不需要劑量率的修正。

(6)依賴溫度,與總的吸收劑量呈非線性響應。在規定的使用期限內,能保持足夠線性。

(7)在過去幾年里已用于各種放射治療中的體內和模體劑量測量,包括常規病人劑量驗證,近距離治療,TBI,調強治療(IMRT),術中放療和放射外科。

 

(五)其他劑量測量系統

塑料閃爍體劑量測量系統

(1)在治療感興趣的劑量范圍內的響應是線性的;

(2)電子密度和原子組成與水幾乎等效;

(3)幾乎獨立于能量,可以直接用于相對劑量的測量;

(4)體積小,靈敏度高;

(5)良好的重復性和長時間的穩定性;

(6)它無明顯的方向依賴,不需要周圍溫度和壓力的修正;

(7)獨立于劑量率,可用于劑量率為10µGy/min(眼部的劑量測量)到約10Gy/min(外照射野的劑量測量)的范圍;

(8)它沒有明顯的輻射損傷,但在臨床使用時,射線輸出也應受監控;

(9)由于平坦的能量依賴和小體積,是用于近距離治療中的理想劑量計;

(10)可用于高劑量梯度區域、建成區、交界面區、小野和非常接近近距離治療源的劑量測量。

 

金剛石劑量計

依賴于劑量率。

 

化學劑量計法:硫酸亞鐵溶液受照射后,二價鐵離子氧化成三價鐵離子

 

三、輻射監測儀器 

(一)場所輻射劑量儀

1.氣體探測器工作于離子收集電流電壓曲線中的區域:

電離室區B、正比區C、蓋格-米勒(GM)區E可以應用;

復合區A受限正比區D不能用于測量。

工作在電流模式下的電離室更適合高劑量率測量。

 

2.電離室

(1)電離室有兩種:

脈沖電離室:用于測量重帶電粒子的能量和強度;

電流電離室或累計電離室:主要用于測量X、γ、β和中子的強度或通量、劑量、劑量率。

 

(2)電流電離室,收集到的任一符號的初級離子數與探測器體積內帶電粒子軌跡上沉積的能量成正比。

為了提高探測效率,測量高能光子輻射時,須使用平衡帽;

當測量低能量光子( 10100 keV)和 β 粒子時,不應使用平衡帽。

 

3.正比計數器

(1)電荷倍增約為103104倍。

(2)正比計數器比電離室具有更高的靈敏度,適合測量低強度輻射場。

(3)每次相互作用中收集到的電荷量與探測器內氣體中沉積的能量成正比。

 

4.中子場地測量儀

(1)中子場地測量儀工作在電流電壓曲線的正比區,這樣可以更容易地把光子本底輻射區分開。

(2)熱中子測量儀壁內側,通常附加一層硼化合物,或者測量儀內充BF3氣體。

(3)熱中子和10核作用引起(n,α)反應,α 粒子由于電離作用很容易被探測到。

 

5.GM計數器

(1)不依賴粒子能量;

(2)電荷倍增910個量級);

(3)GM計數器廣泛應用于極低輻射水平的測量(如放射治療室周圍的公眾區),特別適用于泄漏測試和放射性污染的探測。

(4)GM計數器對低能光子表現出很強的能量依賴性,而且不能用來測量脈沖式輻射

(5)GM計數器不能用于精確測量。

(6)在高劑量率的輻射場中,應使用電離室進行測量

 

6.閃爍探測器

(1)靈敏度最高;

(2)高原子序數的熒光體大多用來進行測量γ射線,而塑料閃爍體多用來測量β粒子。

 

7.半導體探測器

固體探測器的靈敏度約為氣體探測器的 104 倍,有很高的體積電阻抗(如CdS、CdSe),該類探測器在輻射場中接受照射時工作原理與固體電離室相似。

 

8.測量儀特性

方向依賴性:對于環境劑量當量測量,在偏離校準參考方向±60º~±80º以內時,測量儀響應一般表現出等方向性,通常能量高的光子(>80 keV)有更好的響應。

 

(二)個人劑量監測

1.測量范圍

使用最廣泛的個人監測儀熱釋光膠片劑量計。

自讀便攜劑量計和電子個人劑量計EPDs)是直接讀數的劑量計,可以顯示即時劑量率和任意位置的時間累積劑量。

膠片也可以作為熱中子監測儀;

用于快中子監測原子核徑跡乳膠;

 

2.衰退問題

膠片受許多外部因素的影響,未處理的膠片潛影隨時間延長會消退,理想三個月;

熱釋光劑量計:熱釋光信號也有衰退的現象,但遠不如膠片的問題明顯;

放射光致發光RPL系統RPL信號衰退的速度非常慢。

 

3.個人劑量計的劑量范圍

個人劑量儀必須有足夠寬的劑量范圍,盡可能滿足輻射防護和放射事故的需要,通常10μSv到約10Sv;

 

膠片和熱釋光劑量計覆蓋的劑量范圍:100μSv10Sv;

光釋光劑量計的劑量范圍:10μSv10Sv;

便攜自讀式劑量計下限為50μSv,上限為200mSV左右;

電子個人劑量計EPD的測量范圍:0.1μSv10Sv。

結論:個人劑量儀中測量劑量范圍最寬的劑量計是電子個人劑量計。

 

四、輻射防護探測

對鈷機和10MeV以下的直線加速器要求進行光子輻射探測,對10MeV以上的直線加速器,除光子外還應進行中子輻射探測。

光子輻射測量需要蓋格計數器大體積的電離室探測儀;

蓋格計數器快速探測以定位穿透墻的最高輻射漏泄的位置;

電離室定量漏射的水平。

 

中子探測需要一部中子探測儀,可選擇的中子探測儀類型

波恩球、長計數器三氟化硼BF3計數器。

 

五、吸收劑量測量

1.吸收劑量的測量方法:

(1)實驗室方法:量熱法化學劑量計法;

(2)現場應用方法:電離室、熱釋光、半導體膠片法。

電離室法是被國際權威性學術組織和國家技術監督部門確定的、用于放射治療吸收劑量校準及日常檢測的主要方法。

 

2.水中吸收劑量的電離室測量的有效測量點

有效測量點Peff修正電離室氣腔內電離輻射的注量梯度變化。

IAEA測量規程1997修訂版建議:

(1)高能X射線和60Co γ射線:位于電離室中心點的前面0.6r;

(2)高能電子束0.5r;

(3)中能X射線幾何中心。

 

3.測量深度的規定

(1)中能X射線,IAEA推薦的測量深度為水模體中5cm;

(2)水是用于校準高能X線和電子線的推薦模體材料

❶ 高能X在水中最常用的校準深度為水下10cm;

❷ 電子束在水中的校準深度為各自的參考深度Zref。在電離室測量射野邊界外5cm的各個方向上必須仍是水環境,且電離室下方的水的深度最少為10cm,這樣才能提供足夠的散射環境。

 

4.有關能量的測量儀器選擇:

(1)指形電離室通常用來校準中能和MVX以及能量高于10Mev的電子線;

(2)平行板電離室則用來校準低能X線、電子線、測量表皮劑量以及MV級光子束的建成區范圍內的吸收劑量;

(3)測量兆伏級光子線和10MeV以上的電子線的體模內參考點劑量和劑量率,為獲得可靠的信號和信噪比,應采用相對大體積0.6cm3的圓柱形電離室測量;

(4)平行板電離室推薦用來測量能量低于10MeV電子束的吸收劑量。

 

5.測量的區域、物理量等相關因素的選擇

(1)對光子而言

 建成區的測量:平行板或外推電離室。建成區內,平行板電離室的正負極化測量所得到的讀數信號的平均值作為真正的劑量值。

介面的放射劑量信息,需使用薄窗平行板電離室進行測量,電離量的真值等于正負極化電壓測量信號讀數的絕對值的均值。

相對量和各種因子的測量(相對因子,包括中心軸百分深度劑量、輸出因子和半影):體積為0.10.2cm3指形電離室;在這種情況下,小體積的電離室可減少有效測量點劑量的不確定性。

典型的校準測量使用體積為0.5cm3指形電離室以增加信噪比。

光子束中心軸的PDD

水模體的表面放在標稱源皮距或等中心處;

水模體的中心置于射野中心軸;        

測量的射野間隔不大于5cm;

使用0.1cm3的電離室,其中心電極平行于光子射野中心軸;

使用半導體探頭;

具有小收集電極的平行板電離室;

需要準確確定半導體探頭或電離室的有效測量點。

 

(2)對電子束而言

電子中心軸PDD可以用圓柱或平板電離室、半導體、膠片進行測量。

 

(3)空腔理論測量高能電離輻射的吸收劑量時,氣腔應足夠小,一般要小于次級電子的最大射程。

 

6.幾個物理量

Pu:擾動修正因子;

Pcel:電離室中心電極修正因子(非空氣等效性的修正);

Km:電離室材料空氣不完全等效的校正因子;

Katt:電離室材料(包括平衡帽)對射線吸收和散射的校正因子;

NX:照射量校準因子;

NK:空氣比釋動能校準因子;

ND:電離室空腔的空氣吸收劑量因子。

 

NDNK·1-g·Km·Katt

NDNX·W/e·Km·Katt

目前更適合國內應用的空氣中照射量的校準系數規程。

 

水中參考深度z處的吸收劑量Dw與記錄信號值MQ的公式

Dwz)=MQ·ND,air·Sw,air·Pwall·Pcel

MQ:經環境大氣溫度、氣壓修正后的儀器讀數;

ND,air:電離室空氣吸收劑量因子,與NK有關,公式見上面;

Sw,air:水/空氣阻止本領比;

Pwall:室壁修正因子;

Pcel:中心電極修正因子。

 

7.IAEA TRS398關于射線質轉換因子KQ的不確定性規定

光子束,其射線質轉換因子的標準不確定性約為1%;

❷ 電子束,基于60Co校準指形電離室的偏差約1.2%,平板電離室1.7%;

基于橫向校準指形電離室的偏差約為0.9%,平板電離室0.6%。

 

8.高能電離輻射吸收劑量校準的IAEA方法與CλCE方法的主要區別

(1)定義了電離室空氣吸收劑量校準因子ND;

(2)不再使用CλCE轉換因子和單一的置換因子;

(3)引入了相對不同能量Xγ)射線和電子束的質量阻止本領和擾動因子。

IAEA方法測量結果與量熱法、化學劑量計方法的結果比較,差別小于1%。

 

9.根據Bragg-Gray理論,用電離室測量介質中某點的吸收劑量,該點的吸收劑量可以通過電離室空氣的平均吸收劑量乘以一個比例系數得到,這個比例系數為水和空氣的質量阻止本領比。

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