電離輻射吸收劑量的測(cè)量

1、第三章第三章 電離輻射吸收劑量電離輻射吸收劑量 的測(cè)量的測(cè)量 電離輻射電離輻射沉積能量沉積能量人體組織人體組織 生物效應(yīng)生物效應(yīng) 吸收劑量吸收劑量 x(),電子束電子束 1 劑量學(xué)中的輻射量及其單位劑量學(xué)中的輻射量及其單位 2 電離室測(cè)量吸收劑量的原理電離室測(cè)量吸收劑量的原理 3 電離輻射質(zhì)的確定電離輻射質(zhì)的確定 4 吸收劑量的校準(zhǔn)吸收劑量的校準(zhǔn) 6 吸收劑量的其它測(cè)量方法吸收劑量的其它測(cè)量方法 1 劑量學(xué)中的輻射量及其單位劑量學(xué)中的輻射量及其單位 國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)(icru)第第33號(hào)報(bào)告號(hào)報(bào)告 （international commission on rad

2、iation units and measurements) 一、粒子注量（一、粒子注量（particle fluence) 輻射場(chǎng)中以某一點(diǎn)為球心的一個(gè)小球，進(jìn)入該輻射場(chǎng)中以某一點(diǎn)為球心的一個(gè)小球，進(jìn)入該 小球的粒子數(shù)小球的粒子數(shù)dn與其截面與其截面da的比值的比值 /dn da 單位單位: m-2 粒子注量率粒子注量率 截面截面da必須必須 垂直于粒子的垂直于粒子的 入射方向入射方向 二、能量注量（二、能量注量（energy fluence） 進(jìn)入輻射場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)處單位截面積球體的粒子總動(dòng)進(jìn)入輻射場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)處單位截面積球體的粒子總動(dòng) 能，它等于能，它等于dr除以除以da所得的商。所得的商。 /d

3、r da 單位單位j.m-2 能量注量率能量注量率 粒子注量和能量注量之間的關(guān)系：粒子注量和能量注量之間的關(guān)系： e max 0 e e ede 單能單能 非單能非單能 e為粒子能量為粒子能量 e 為同一位置粒子為同一位置粒子 注量的能譜分布注量的能譜分布 三、照射量（三、照射量（exposure） x（）輻射在質(zhì)量為）輻射在質(zhì)量為dm的空氣中釋放的全部次的空氣中釋放的全部次 級(jí)電子（正負(fù)電子）完全被空氣阻止時(shí)，在空氣級(jí)電子（正負(fù)電子）完全被空氣阻止時(shí)，在空氣 中形成的同一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值（不中形成的同一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值（不 包括因吸收次級(jí)電子發(fā)射的軔致輻射而產(chǎn)生的電包括因

4、吸收次級(jí)電子發(fā)射的軔致輻射而產(chǎn)生的電 離）離）dq與與dm的比值，即的比值，即 /xdq dm 單位為單位為c.kg-1。 曾用單位為倫琴（曾用單位為倫琴（r），），1r2.5810-4c. kg-1。 照射（量）率：照射（量）率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)照射量的增量。單位時(shí)間內(nèi)照射量的增量。 注意：注意： 1、照射量和照射量率只對(duì)空氣而言，只是從電照射量和照射量率只對(duì)空氣而言，只是從電 離本領(lǐng)的角度說(shuō)明離本領(lǐng)的角度說(shuō)明x射線或射線或射線在空氣中的輻射射線在空氣中的輻射 場(chǎng)性質(zhì)，僅適用于場(chǎng)性質(zhì)，僅適用于x射線或射線或射線射線 。 2、根據(jù)照射量的定義，根據(jù)照射量的定義，dq中不包括次級(jí)電子發(fā)中不包括次級(jí)電子

5、發(fā) 生軔致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離，這在生軔致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離，這在x（）射）射 線能量較高時(shí)會(huì)有明顯意義。線能量較高時(shí)會(huì)有明顯意義。 在單能光子輻射場(chǎng)中，同一點(diǎn)上的照射量在單能光子輻射場(chǎng)中，同一點(diǎn)上的照射量x x與能與能 量注量量注量之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： (/). en e x w w=33.97ev 四、吸收劑量（四、吸收劑量（absorbed dose） /dddm dm為被照射物質(zhì)的質(zhì)量，為被照射物質(zhì)的質(zhì)量， 為其吸收的輻射能。為其吸收的輻射能。 吸收劑量的國(guó)際單位（吸收劑量的國(guó)際單位（si）為）為：jkg-1。 國(guó)際單位專用名稱是戈國(guó)際單位專用名稱是戈瑞瑞（gy）， 舊有專用

6、單位為拉德（舊有專用單位為拉德（rad）,1gy=100rad。 d 吸收劑量適用于任何類型和任何能量的電離輻吸收劑量適用于任何類型和任何能量的電離輻 射，以及適用于受到照射的任何物質(zhì)。射，以及適用于受到照射的任何物質(zhì)。 數(shù)值上吸收劑量可表示為數(shù)值上吸收劑量可表示為: (/) en d 五、比釋動(dòng)能（五、比釋動(dòng)能（kinetic energy released in material，kerma） 不帶電電離粒子不帶電電離粒子在質(zhì)量為在質(zhì)量為dm的介質(zhì)中釋放的全的介質(zhì)中釋放的全 部帶電粒子的初始動(dòng)能之和。部帶電粒子的初始動(dòng)能之和。 / tr kdedm k的單位為的單位為j.kg-1；專用名為

7、；專用名為gy。 比釋動(dòng)能用以衡量不帶電電離粒子與物質(zhì)相比釋動(dòng)能用以衡量不帶電電離粒子與物質(zhì)相 互作用時(shí)，在單位物質(zhì)中轉(zhuǎn)移給次級(jí)帶電粒子初互作用時(shí)，在單位物質(zhì)中轉(zhuǎn)移給次級(jí)帶電粒子初 始動(dòng)能的總和的多少的一個(gè)量，因此與吸收劑量始動(dòng)能的總和的多少的一個(gè)量，因此與吸收劑量 不同，比釋動(dòng)能只適用于間接致電離輻射，但適不同，比釋動(dòng)能只適用于間接致電離輻射，但適 用于任何介質(zhì)。用于任何介質(zhì)。 六、當(dāng)量劑量（六、當(dāng)量劑量（equivalent dose） 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量ht等于某一組織或器官等于某一組織或器官t所接受的平所接受的平 均劑量均劑量dt， ，r，經(jīng)輻射質(zhì)為 ，經(jīng)輻射質(zhì)為r的輻射權(quán)重因子的輻射權(quán)

8、重因子 （radiation weight factor）wr加權(quán)處理后的加權(quán)處理后的 吸收劑量。吸收劑量。 ,trt r r hw d 單位為單位為j.kg-1，專用名為希沃特（，專用名為希沃特（sievert），符），符 號(hào)為號(hào)為sv，1svj.kg-1。 當(dāng)量劑量是輻射防護(hù)劑量學(xué)的基本的量，是在當(dāng)量劑量是輻射防護(hù)劑量學(xué)的基本的量，是在 嚴(yán)格意義上的吸收劑量。輻射權(quán)重因子代表特定嚴(yán)格意義上的吸收劑量。輻射權(quán)重因子代表特定 輻射在小劑量照射時(shí)誘發(fā)隨機(jī)性效應(yīng)的相對(duì)生物輻射在小劑量照射時(shí)誘發(fā)隨機(jī)性效應(yīng)的相對(duì)生物 效應(yīng)（效應(yīng)（rbe）的數(shù)值。）的數(shù)值。 radiation weighting fa

9、ctorsradiation weighting factors radiation type and energy rangeradiation weighting factor, wr x and rays, all energies1 electrons, positrons and muons, all energies1 neutrons: 100 kev to 2 mev20 2 mev to 20 mev10 20 mev5 protons, (other than recoil protons) and energy 2 mev, 2-5 particles, fission

10、fragments, heavy nuclei 20 icru 60, 1991icru 60, 1991 七、照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能的關(guān)聯(lián)和區(qū)別七、照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能的關(guān)聯(lián)和區(qū)別 （一）間接致電離輻射的能量轉(zhuǎn)移和吸收（一）間接致電離輻射的能量轉(zhuǎn)移和吸收 在放射性治療中主要指在放射性治療中主要指x（）輻射，其與介）輻射，其與介 質(zhì)相互作用損失能量，可以分為兩步：質(zhì)相互作用損失能量，可以分為兩步： （a）全部或部分能量轉(zhuǎn)移，次級(jí)電子；全部或部分能量轉(zhuǎn)移，次級(jí)電子； （b）大部分次級(jí)電子以電離或激發(fā)的形式損大部分次級(jí)電子以電離或激發(fā)的形式損 失能量；而少數(shù)次級(jí)電子與介質(zhì)原子的原子核失能

11、量；而少數(shù)次級(jí)電子與介質(zhì)原子的原子核 作用，發(fā)生軔致輻射產(chǎn)生作用，發(fā)生軔致輻射產(chǎn)生x射線。射線。 光子能量在（光子能量在（a）點(diǎn)）點(diǎn) 釋放出次級(jí)電子的損釋放出次級(jí)電子的損 失，即光子的能量轉(zhuǎn)失，即光子的能量轉(zhuǎn) 移，以移，以比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能來(lái)度來(lái)度 量；沿徑跡（量；沿徑跡（b）的）的 損失，即光子的能量損失，即光子的能量 被介質(zhì)吸收，以被介質(zhì)吸收，以吸收吸收 劑量劑量來(lái)度量。來(lái)度量。 只有當(dāng)次級(jí)電子的射程很短，能量很低時(shí)，此時(shí)只有當(dāng)次級(jí)電子的射程很短，能量很低時(shí)，此時(shí) 介質(zhì)作用點(diǎn)（介質(zhì)作用點(diǎn)（a）處體積元內(nèi)所吸收的次級(jí)電子）處體積元內(nèi)所吸收的次級(jí)電子 能量，即吸收劑量，在數(shù)值上恰好等于入射光子能

12、量，即吸收劑量，在數(shù)值上恰好等于入射光子 釋放給作用點(diǎn)（釋放給作用點(diǎn)（a）處的比釋動(dòng)能。）處的比釋動(dòng)能。 （二）電子平衡（二）電子平衡 電子平衡或廣義的帶電粒子平衡是電子平衡或廣義的帶電粒子平衡是利用比釋動(dòng)利用比釋動(dòng) 能計(jì)算吸收劑量能計(jì)算吸收劑量必須附加的最重要條件之一。必須附加的最重要條件之一。 “電子平衡電子平衡”： 在在o點(diǎn)處，所點(diǎn)處，所 有離開(kāi)小體積有離開(kāi)小體積 v v的次級(jí)電子的次級(jí)電子 帶走的能量，帶走的能量， 恰好等于進(jìn)入恰好等于進(jìn)入 小體積小體積v v的次的次 級(jí)電子帶入的級(jí)電子帶入的 能量。能量。 電子平衡成立的條件：電子平衡成立的條件： （1）小體積小體積v v周圍的周圍的

13、x（）輻射場(chǎng)必須均勻）輻射場(chǎng)必須均勻， 以使以使v v周圍周圍x（）光子釋放的次級(jí)電子的注量）光子釋放的次級(jí)電子的注量 率保持不變。這不僅要求率保持不變。這不僅要求v v周圍的輻射強(qiáng)度和周圍的輻射強(qiáng)度和 能譜不變，而且要求能譜不變，而且要求v v周圍（圖中虛線以內(nèi)部周圍（圖中虛線以內(nèi)部 分）的介質(zhì)是均勻的。分）的介質(zhì)是均勻的。 （2）小體積小體積v v在各個(gè)方向在各個(gè)方向離開(kāi)介質(zhì)邊界的距離離開(kāi)介質(zhì)邊界的距離 d要足夠大要足夠大，至少要大于次級(jí)電子的最大射程。，至少要大于次級(jí)電子的最大射程。 嚴(yán)格講，上述條件難以實(shí)現(xiàn)，特別是嚴(yán)格講，上述條件難以實(shí)現(xiàn)，特別是近輻射源處，近輻射源處， 輻射強(qiáng)度隨位置

14、變化顯著輻射強(qiáng)度隨位置變化顯著；以及；以及兩種不同介質(zhì)的兩種不同介質(zhì)的 交界處，為非均勻介質(zhì)交界處，為非均勻介質(zhì)，都不可能滿足電子平衡，都不可能滿足電子平衡 的條件。的條件。 但在實(shí)踐中，需對(duì)某些條件作些處理，以使在一但在實(shí)踐中，需對(duì)某些條件作些處理，以使在一 定的精度范圍內(nèi)，可認(rèn)為電子平衡成立。如當(dāng)定的精度范圍內(nèi)，可認(rèn)為電子平衡成立。如當(dāng)x （）射線能量較低時(shí)，由于次級(jí)電子射程相對(duì)）射線能量較低時(shí)，由于次級(jí)電子射程相對(duì) 較短，較短，x（）光子的衰減可以忽略，則在某些受）光子的衰減可以忽略，則在某些受 照射的介質(zhì)中，可認(rèn)為近似存在電子平衡。照射的介質(zhì)中，可認(rèn)為近似存在電子平衡。 （三）照射量和

15、比釋動(dòng)能（三）照射量和比釋動(dòng)能 在電子平衡條件下，并且由次級(jí)電子產(chǎn)生的軔致在電子平衡條件下，并且由次級(jí)電子產(chǎn)生的軔致 輻射可以忽略時(shí)，兩者的關(guān)系為輻射可以忽略時(shí)，兩者的關(guān)系為 ： w kx e 實(shí)際上，在低原子序數(shù)介質(zhì)如空氣、水、軟組織實(shí)際上，在低原子序數(shù)介質(zhì)如空氣、水、軟組織 中，比釋動(dòng)能可以分成兩部分，即中，比釋動(dòng)能可以分成兩部分，即 colrad kkk 因此，空氣介質(zhì)中照射量和比釋動(dòng)能的關(guān)系實(shí)際為因此，空氣介質(zhì)中照射量和比釋動(dòng)能的關(guān)系實(shí)際為 col w kx e （四）照射量和吸收劑量（四）照射量和吸收劑量 當(dāng)滿足電子平衡條件時(shí)，在空氣介質(zhì)中，照射量當(dāng)滿足電子平衡條件時(shí)，在空氣介質(zhì)中，

16、照射量 和吸收劑量數(shù)值上的關(guān)系和吸收劑量數(shù)值上的關(guān)系 照射量和吸收劑量的轉(zhuǎn)換關(guān)系式：照射量和吸收劑量的轉(zhuǎn)換關(guān)系式： . a w dx e ( /)(/).33.97( /) a d j kgx c kgj c ()( ).0.876(/) a d cgyx rcgy r （五）吸收劑量和比釋動(dòng)能（五）吸收劑量和比釋動(dòng)能 在滿足電子平衡條件下，且由次級(jí)電子產(chǎn)生的在滿足電子平衡條件下，且由次級(jí)電子產(chǎn)生的 軔致輻射可以忽略時(shí)，介質(zhì)中某一點(diǎn)的吸收劑量軔致輻射可以忽略時(shí)，介質(zhì)中某一點(diǎn)的吸收劑量 和比釋動(dòng)能在數(shù)值上是相等的。和比釋動(dòng)能在數(shù)值上是相等的。 在電子平衡條件不滿足時(shí)，引入一個(gè)電子平在電子平衡條件

17、不滿足時(shí)，引入一個(gè)電子平 衡系數(shù)衡系數(shù)qe。 電子平衡系數(shù)定義：表示電子平衡系數(shù)定義：表示x（）光子輻射在）光子輻射在 一小體積單位內(nèi)沉積的能量一小體積單位內(nèi)沉積的能量edep與在同體積內(nèi)電與在同體積內(nèi)電 離過(guò)程中釋放的能量離過(guò)程中釋放的能量ecol之比，之比， 即即 qeedep/ecol 滿足電子平衡時(shí)滿足電子平衡時(shí) 對(duì)幾個(gè)區(qū)域的說(shuō)明：對(duì)幾個(gè)區(qū)域的說(shuō)明： 在建成區(qū)域內(nèi)某一體積單元，在建成區(qū)域內(nèi)某一體積單元， x x( ( ) )射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生 次級(jí)電子的能量并未在此小體積中全部被沉積。次級(jí)電子的能量并未在此小體積中全部被沉積。 即：即： q qe e1.0 1.01.0 吸收吸收 劑量劑

18、量 比釋比釋 動(dòng)能動(dòng)能 照射量照射量 電子平衡電子平衡 次級(jí)電子的次級(jí)電子的 韌致輻射可韌致輻射可 以忽略以忽略 . a w dx e dk w kx e 小結(jié)：小結(jié)： 基本概念基本概念 照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能 （定義、單位）（定義、單位） 電子平衡及其成立的條件電子平衡及其成立的條件 照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能的關(guān)聯(lián)和區(qū)別照射量、吸收劑量、比釋動(dòng)能的關(guān)聯(lián)和區(qū)別 2 2 電離室測(cè)量吸收劑量的原理電離室測(cè)量吸收劑量的原理 確定吸收劑量的主要和常用方法：確定吸收劑量的主要和常用方法：用劑量計(jì)測(cè)量用劑量計(jì)測(cè)量 在介質(zhì)內(nèi)設(shè)一個(gè)充氣空腔。如果在介質(zhì)內(nèi)設(shè)一個(gè)充氣空腔。如果知道

19、空腔內(nèi)的帶知道空腔內(nèi)的帶 電粒子注量與空腔周圍介質(zhì)中的帶電粒子注量之電粒子注量與空腔周圍介質(zhì)中的帶電粒子注量之 間的關(guān)系間的關(guān)系，就可以由空腔內(nèi)的電離電荷來(lái)確定介，就可以由空腔內(nèi)的電離電荷來(lái)確定介 質(zhì)中的吸收劑量。質(zhì)中的吸收劑量。 利用電離電荷測(cè)量劑量的方法稱為利用電離電荷測(cè)量劑量的方法稱為電離法電離法。 一、電離室的工作機(jī)制一、電離室的工作機(jī)制 基本過(guò)程：通過(guò)測(cè)量電離輻射在與物質(zhì)相互作用基本過(guò)程：通過(guò)測(cè)量電離輻射在與物質(zhì)相互作用 過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)粒子的電離電荷量，由計(jì)算得過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)粒子的電離電荷量，由計(jì)算得 到吸收劑量。到吸收劑量。 （一）電離室的基（一）電離室的基 本原理本原理 電離

20、輻射在靈敏體電離輻射在靈敏體 積內(nèi)與空氣介質(zhì)相積內(nèi)與空氣介質(zhì)相 互作用產(chǎn)生次級(jí)電互作用產(chǎn)生次級(jí)電 子。這些電子在其子。這些電子在其 運(yùn)動(dòng)徑跡上使空氣運(yùn)動(dòng)徑跡上使空氣 原子電離，產(chǎn)生正、原子電離，產(chǎn)生正、 負(fù)離子對(duì)。負(fù)離子對(duì)。 在靈敏體積內(nèi)的電場(chǎng)作用下，正、負(fù)離子向兩極在靈敏體積內(nèi)的電場(chǎng)作用下，正、負(fù)離子向兩極 漂移在外電路形成電流。漂移在外電路形成電流。 在電離平衡條件下，測(cè)量到的電荷，理論上應(yīng)該在電離平衡條件下，測(cè)量到的電荷，理論上應(yīng)該 為次級(jí)電子所產(chǎn)生的全部電離電荷量。根據(jù)這一為次級(jí)電子所產(chǎn)生的全部電離電荷量。根據(jù)這一 原理制成原理制成自由空氣電離室自由空氣電離室。一般為國(guó)家一級(jí)或二。一般

21、為國(guó)家一級(jí)或二 級(jí)劑量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所配置，作為標(biāo)準(zhǔn)，主要用于級(jí)劑量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所配置，作為標(biāo)準(zhǔn)，主要用于 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室型劑量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)，并不適對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室型劑量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)，并不適 合現(xiàn)場(chǎng)如醫(yī)院使用。合現(xiàn)場(chǎng)如醫(yī)院使用。 電離室的基本結(jié)構(gòu)電離室的基本結(jié)構(gòu) 高壓極高壓極( (k k) )：正高壓或負(fù)高壓；正高壓或負(fù)高壓； 收集極收集極( (c c) )：與測(cè)與測(cè) 量?jī)x器相聯(lián)的電量?jī)x器相聯(lián)的電 極，處于與地接極，處于與地接 近的電位；近的電位； 保護(hù)極保護(hù)極( (g g) )：又又 稱保護(hù)環(huán)，處于稱保護(hù)環(huán)，處于 與收集極相同的與收集極相同的 電位；電位； 負(fù)載電阻負(fù)載電阻( (r rl l)

22、)： 電流流過(guò)時(shí)形成電流流過(guò)時(shí)形成 電壓信號(hào)。電壓信號(hào)。 自由空氣電離室基本結(jié)構(gòu)自由空氣電離室基本結(jié)構(gòu) （二）指形電離室（二）指形電離室（thimble chamber） 圖（圖（a）：設(shè)想）：設(shè)想 空氣外殼，中空氣外殼，中 心空氣氣腔。心空氣氣腔。 外殼的半徑等外殼的半徑等 于空氣中次級(jí)于空氣中次級(jí) 電子的最大射電子的最大射 程，滿足電子程，滿足電子 平衡。與自由平衡。與自由 空氣電離室具空氣電離室具 有相同功能。有相同功能。 （二）指形電離室（二）指形電離室（thimble chamber） 圖（圖（b）：將圖）：將圖 （a）的空氣外）的空氣外 殼壓縮，而形殼壓縮，而形 成固態(tài)的空氣成固態(tài)

23、的空氣 等效外殼。該等效外殼。該 種材料中達(dá)到種材料中達(dá)到 電子平衡的厚電子平衡的厚 度可遠(yuǎn)小于自度可遠(yuǎn)小于自 由空氣的厚度。由空氣的厚度。 （二）指形電離室（二）指形電離室（thimble chamber） 圖（圖（c）：指形）：指形 電離室的剖面圖。電離室的剖面圖。 壁材料一般選石壁材料一般選石 墨，內(nèi)表面涂有墨，內(nèi)表面涂有 導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電材料，形成 一個(gè)電極。中心一個(gè)電極。中心 收集極由原子序收集極由原子序 數(shù)較低的材料制數(shù)較低的材料制 成。室壁與空氣成。室壁與空氣 外殼等效。外殼等效。 （二）指形電離室（二）指形電離室（thimble chamber） farmer型電離室型電離室

24、 二、電離室的工作特性二、電離室的工作特性 實(shí)際使用時(shí)，必須了解電離室本身所具有的特實(shí)際使用時(shí)，必須了解電離室本身所具有的特 性，注意掌握正確的使用方法和給予必要的修正。性，注意掌握正確的使用方法和給予必要的修正。 （一）電離室的方向性（一）電離室的方向性 電離室的靈敏度會(huì)受到電離輻射入射方向的影電離室的靈敏度會(huì)受到電離輻射入射方向的影 響。響。 正確的使用方法：正確的使用方法：平行板電離室應(yīng)使其前表面垂平行板電離室應(yīng)使其前表面垂 直于射線的中心軸；指形電離室應(yīng)使其主軸線與直于射線的中心軸；指形電離室應(yīng)使其主軸線與 射線束中心軸的入射方向相垂直。射線束中心軸的入射方向相垂直。 （二）電離室的飽

25、和性（二）電離室的飽和性 在電離室電壓較低時(shí)因熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致帶電離子在電離室電壓較低時(shí)因熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致帶電離子 由密度大處向密度小處擴(kuò)散，正負(fù)離子在到達(dá)收由密度大處向密度小處擴(kuò)散，正負(fù)離子在到達(dá)收 集極前可能相遇復(fù)合成中性原子或分子，影響電集極前可能相遇復(fù)合成中性原子或分子，影響電 離效應(yīng)和電離室信號(hào)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系。離效應(yīng)和電離室信號(hào)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系。 電離室工作電壓逐漸增加，離子漂移速度增電離室工作電壓逐漸增加，離子漂移速度增 加，復(fù)合和擴(kuò)散基本消除，電離室輸出信號(hào)不再加，復(fù)合和擴(kuò)散基本消除，電離室輸出信號(hào)不再 隨工作電壓而變化。電離室工作在電離室的飽和隨工作電壓而變化。電離室工作在電離室的飽和 區(qū)。區(qū)。

26、 電壓繼續(xù)增高，碰撞電離使離子數(shù)目增殖，電壓繼續(xù)增高，碰撞電離使離子數(shù)目增殖， 輸出電流急劇上升，超出正常工作電壓。輸出電流急劇上升，超出正常工作電壓。 oa段：段： 逐漸克服復(fù)合逐漸克服復(fù)合 與擴(kuò)散的影響，與擴(kuò)散的影響， 電流電流。 abab段：段： 復(fù)合與擴(kuò)散消復(fù)合與擴(kuò)散消 除，電流基本除，電流基本 保持恒定。保持恒定。 bcbc段：段： 產(chǎn)生碰撞電離，產(chǎn)生碰撞電離， 電流電流。 （三）電離室的桿效應(yīng)（三）電離室的桿效應(yīng) 電離室的金屬桿和絕緣體及電纜，在輻射場(chǎng)電離室的金屬桿和絕緣體及電纜，在輻射場(chǎng) 中，會(huì)產(chǎn)生微弱的電離，疊加在電離室的信號(hào)電中，會(huì)產(chǎn)生微弱的電離，疊加在電離室的信號(hào)電 流中，

27、影響電離室的靈敏度，這一效應(yīng)稱為流中，影響電離室的靈敏度，這一效應(yīng)稱為桿效桿效 應(yīng)應(yīng)。電離室的桿效應(yīng)一般較?。?。電離室的桿效應(yīng)一般較?。?%），但也有），但也有 的電離室會(huì)高達(dá)的電離室會(huì)高達(dá)10，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量避免，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量避免 并給予校正。并給予校正。 （四）電離室的復(fù)合效應(yīng)（四）電離室的復(fù)合效應(yīng) 電離室工作在飽和區(qū)中也還是存在復(fù)合效應(yīng)，電離室工作在飽和區(qū)中也還是存在復(fù)合效應(yīng)， 可采取可采取“雙電壓法雙電壓法”作校正。電離室分別在兩個(gè)作校正。電離室分別在兩個(gè) 電壓電壓v1和和v2下，收集的電荷分別為下，收集的電荷分別為q1和和q2。v1 為正常工作電壓，為正常工作電壓，v1和和

28、v2的比值要大于的比值要大于3。利用。利用 二次多項(xiàng)式計(jì)算復(fù)合校正因子二次多項(xiàng)式計(jì)算復(fù)合校正因子ps。 對(duì)脈沖式或脈沖掃描式輻射，不同的對(duì)脈沖式或脈沖掃描式輻射，不同的(v1/v2)有有 不同的不同的ai 值。值。 2 0112212 (/)(/) s paa qqa qq （五）電離室的極化效應(yīng)（五）電離室的極化效應(yīng)（polarity effect） 對(duì)于給定的電離輻射，電離室收集的電離電對(duì)于給定的電離輻射，電離室收集的電離電 荷會(huì)隨收集極工作電壓極性的變化而變化，這種荷會(huì)隨收集極工作電壓極性的變化而變化，這種 變化現(xiàn)象稱為極化效應(yīng)。變化現(xiàn)象稱為極化效應(yīng)。 引起極化效應(yīng)的主要原因是：引起極化

29、效應(yīng)的主要原因是： （1）對(duì)指型電離室，因電離室結(jié)構(gòu)造成空間電對(duì)指型電離室，因電離室結(jié)構(gòu)造成空間電 荷分布依賴于電離室收集極的極性，又因正負(fù)離荷分布依賴于電離室收集極的極性，又因正負(fù)離 子遷移率不同造成收集效率的差異，這種差異可子遷移率不同造成收集效率的差異，這種差異可 通過(guò)提高收集電壓而減少，但不能通過(guò)提高收集電壓而減少，但不能完全完全消除。消除。 （2）電離室靈敏體積以外收集到的電流也會(huì)引電離室靈敏體積以外收集到的電流也會(huì)引 起電離室極化。起電離室極化。 消除極化效應(yīng)的影響可通過(guò)改變電離室工作電消除極化效應(yīng)的影響可通過(guò)改變電離室工作電 壓極性，取其測(cè)量平均值。極化效應(yīng)應(yīng)在壓極性，取其測(cè)量平

30、均值。極化效應(yīng)應(yīng)在0.5%。 （六）溫度氣壓效應(yīng)（六）溫度氣壓效應(yīng) 對(duì)非密閉電離室，電離室空腔中的空氣密度對(duì)非密閉電離室，電離室空腔中的空氣密度 隨環(huán)境的溫度和氣壓而變化。隨環(huán)境的溫度和氣壓而變化。 對(duì)溫度和氣壓的校正公式為：對(duì)溫度和氣壓的校正公式為： 此處，此處，t和和p分別為測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓，分別為測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和氣壓，t的的 量綱為量綱為 0c，p的量綱為的量綱為 mbar(毫巴毫巴)，t為國(guó)家標(biāo)為國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)該電離室時(shí)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)該電離室時(shí)(包括靜電計(jì)包括靜電計(jì))的溫度，的溫度， 一般都轉(zhuǎn)換為一般都轉(zhuǎn)換為20 0c。 273.21013 273.2 pt t k tp 三、

31、電離室測(cè)量吸收劑量的原理三、電離室測(cè)量吸收劑量的原理 原理：原理：電離室可以用來(lái)測(cè)量電離輻射在空氣或空電離室可以用來(lái)測(cè)量電離輻射在空氣或空 氣等效壁中產(chǎn)生的次級(jí)粒子的電離電荷。另外，氣等效壁中產(chǎn)生的次級(jí)粒子的電離電荷。另外， 在空氣中產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)離子對(duì)所消耗的電子動(dòng)能，在空氣中產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)離子對(duì)所消耗的電子動(dòng)能， 基本為一常數(shù)，即平均電離能為基本為一常數(shù)，即平均電離能為w/e33.97j/c。 用電離室測(cè)量吸收劑量分兩步：用電離室測(cè)量吸收劑量分兩步： （1）用電離室測(cè)量由電離輻射產(chǎn)生的電離電用電離室測(cè)量由電離輻射產(chǎn)生的電離電 荷；荷； （2）用空氣的平均電離能計(jì)算并轉(zhuǎn)換成電離用空氣的平均電離能

32、計(jì)算并轉(zhuǎn)換成電離 輻射沉積的能量，即吸收劑量。輻射沉積的能量，即吸收劑量。 （一）中低能（一）中低能x（）射線吸收劑量的測(cè)量）射線吸收劑量的測(cè)量 低于低于2mv-x射線或鈷射線或鈷-60 射線能量時(shí)，電離射線能量時(shí)，電離 室的室壁可以滿足電子平衡條件，介質(zhì)中的吸收室的室壁可以滿足電子平衡條件，介質(zhì)中的吸收 劑量可以用相同位置的劑量可以用相同位置的照射量照射量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 空氣中和介質(zhì)中吸收劑量之間關(guān)系：空氣中和介質(zhì)中吸收劑量之間關(guān)系： (/) (/) menmm aenaa d d (/) (/) enmm m enaa w dx e 或或 令：令：a=( m/ a) 為傳輸系數(shù)，表示能量通過(guò)

33、室為傳輸系數(shù)，表示能量通過(guò)室 壁的份額，其值略小于壁的份額，其值略小于1。 （二）高能電離輻射吸收劑量的測(cè)量（二）高能電離輻射吸收劑量的測(cè)量 電子平衡條件不滿足，根據(jù)布拉格格雷電子平衡條件不滿足，根據(jù)布拉格格雷 （bragggray）空腔理論，電離輻射在介質(zhì)中）空腔理論，電離輻射在介質(zhì)中 沉積的能量即吸收劑量，可以通過(guò)測(cè)量其置放在沉積的能量即吸收劑量，可以通過(guò)測(cè)量其置放在 介質(zhì)中的介質(zhì)中的小氣腔內(nèi)的電離電荷量小氣腔內(nèi)的電離電荷量轉(zhuǎn)換得到。轉(zhuǎn)換得到。 在在氣腔的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于次級(jí)電子的最大射程氣腔的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于次級(jí)電子的最大射程 時(shí)，氣腔的引入不會(huì)對(duì)次級(jí)電子的分布產(chǎn)生影響。時(shí)，氣腔的引入不會(huì)對(duì)次級(jí)

34、電子的分布產(chǎn)生影響。 這樣介質(zhì)吸收電離輻射的能量這樣介質(zhì)吸收電離輻射的能量em與氣腔中所產(chǎn)生與氣腔中所產(chǎn)生 的的電離量電離量ja應(yīng)有以下關(guān)系：應(yīng)有以下關(guān)系： (/) (/) m ma a sw ej es 式中，式中，(s/ )m /(s/ )a為介質(zhì)與空氣的平均質(zhì)量阻為介質(zhì)與空氣的平均質(zhì)量阻 止本領(lǐng)之比。此式為止本領(lǐng)之比。此式為“布喇格布喇格-格雷格雷”公式。公式。 綜合低能綜合低能x（）射線和高能電離輻射（包括電子、）射線和高能電離輻射（包括電子、 x（）射線等）的測(cè)量原理，需注意以下幾點(diǎn)：）射線等）的測(cè)量原理，需注意以下幾點(diǎn)： （1）中低能中低能x（）射線）射線，首先測(cè)量照射量，首先測(cè)量

35、照射量， 但電離室壁材料不僅空氣等效，而且室壁厚度要但電離室壁材料不僅空氣等效，而且室壁厚度要 滿足電子平衡條件；滿足電子平衡條件； （2）利用）利用布拉格格雷理論布拉格格雷理論測(cè)量吸收劑量時(shí)，測(cè)量吸收劑量時(shí)， 就不需要電子平衡條件，因?yàn)楦鶕?jù)空腔電離理論，就不需要電子平衡條件，因?yàn)楦鶕?jù)空腔電離理論， 氣腔中產(chǎn)生的電離電荷量只與介質(zhì)實(shí)際吸收的能氣腔中產(chǎn)生的電離電荷量只與介質(zhì)實(shí)際吸收的能 量有關(guān)。量有關(guān)。 （3）對(duì)中低能）對(duì)中低能x（）射線測(cè)量時(shí)，只要電離室）射線測(cè)量時(shí)，只要電離室 壁材料和空氣等效，對(duì)壁材料和空氣等效，對(duì)空腔的大小并沒(méi)有實(shí)際的空腔的大小并沒(méi)有實(shí)際的 限制限制。如在空氣中測(cè)量低水平

36、輻射時(shí)，電離室的。如在空氣中測(cè)量低水平輻射時(shí)，電離室的 體積往往較大。體積往往較大。 用空腔理論測(cè)量高能電離輻射的吸收劑量時(shí)，用空腔理論測(cè)量高能電離輻射的吸收劑量時(shí)， 氣腔應(yīng)足夠小氣腔應(yīng)足夠小，一般要小于次級(jí)電子的最大射程，一般要小于次級(jí)電子的最大射程， 但也不能過(guò)分小但也不能過(guò)分小，以致造成由次級(jí)電子電離產(chǎn)生，以致造成由次級(jí)電子電離產(chǎn)生 的電子大量跑出氣腔，而使布拉格格雷關(guān)系式的電子大量跑出氣腔，而使布拉格格雷關(guān)系式 失效。失效。 小結(jié)：小結(jié)： 1、電離室基本工作原理、電離室基本工作原理 2、指形電離室的工作特性（六點(diǎn)）、指形電離室的工作特性（六點(diǎn)） 3、電離室測(cè)量中低能光子吸收劑量原理、電

37、離室測(cè)量中低能光子吸收劑量原理 4、電離室測(cè)量高能電離輻射原理（布拉格格、電離室測(cè)量高能電離輻射原理（布拉格格 雷空腔理論）雷空腔理論） 3 電離輻射質(zhì)的確定電離輻射質(zhì)的確定 電離輻射質(zhì)的定義：電離輻射質(zhì)的定義：電離輻射穿射物質(zhì)的本領(lǐng)。電離輻射穿射物質(zhì)的本領(lǐng)。 一、一、x（）射線質(zhì)的確定）射線質(zhì)的確定 放射性治療中所用的放射性治療中所用的x（）射線又分中低能）射線又分中低能x 射線、高能射線、高能x射線、放射性核素產(chǎn)生的射線、放射性核素產(chǎn)生的射線，它射線，它 們的射線質(zhì)確定的方法不盡相同，需分別對(duì)待。們的射線質(zhì)確定的方法不盡相同，需分別對(duì)待。 （一）中低能（一）中低能x射線射線 通過(guò)通過(guò)x射線

38、穿過(guò)某種介質(zhì)時(shí)衰減的程度來(lái)定義，射線穿過(guò)某種介質(zhì)時(shí)衰減的程度來(lái)定義， 通常用半價(jià)層通常用半價(jià)層(hvl)表示。表示。 x射線穿過(guò)某種介質(zhì)時(shí)遵循指數(shù)衰減規(guī)律。射線穿過(guò)某種介質(zhì)時(shí)遵循指數(shù)衰減規(guī)律。 式中，式中，n0：為入射的光子數(shù)，：為入射的光子數(shù)，l：為吸收體的厚：為吸收體的厚 度，度， ：為線性衰減系數(shù)。為線性衰減系數(shù)。 半價(jià)層半價(jià)層hvl為：為： hvl=ln2/ =0.693/ 臨床劑量學(xué)中，半價(jià)層通常按臨床劑量學(xué)中，半價(jià)層通常按x射線機(jī)的球管射線機(jī)的球管 電壓的大小和使用的過(guò)慮板，分別用鋁或銅材料電壓的大小和使用的過(guò)慮板，分別用鋁或銅材料 的厚度來(lái)表示，如的厚度來(lái)表示，如2mm al，0

39、.5mm cu等。等。 0 l nn e （二）放射性核素產(chǎn)生的（二）放射性核素產(chǎn)生的射線射線 射線由放射性核素特定能級(jí)衰變而來(lái)，因此射線由放射性核素特定能級(jí)衰變而來(lái)，因此 能量是固定的能量是固定的，對(duì)鈷，對(duì)鈷-60，衰變過(guò)程中釋放二條，衰變過(guò)程中釋放二條 射線，其能量為射線，其能量為1.17mev和和1.33mev，且概率相，且概率相 同。因此平均能量為同。因此平均能量為1.25mev。 對(duì)能譜較為復(fù)雜的放射性核素，須對(duì)不同能對(duì)能譜較為復(fù)雜的放射性核素，須對(duì)不同能 量的量的 射線的衰變概率加權(quán)取平均。射線的衰變概率加權(quán)取平均。 一般用其一般用其核素名和輻射類型核素名和輻射類型表示，如鈷表示，

40、如鈷-60射射 線、銫線、銫-137射線等。射線等。 （三）高能（三）高能x射線射線 （1）標(biāo)稱加速電位。）標(biāo)稱加速電位。 高能高能x射線的射線質(zhì)原則上也可以用半價(jià)層來(lái)射線的射線質(zhì)原則上也可以用半價(jià)層來(lái) 表示，但是因高能表示，但是因高能x射線的穿透力較強(qiáng)，射線的穿透力較強(qiáng)，線性衰線性衰 減系數(shù)隨射線質(zhì)的變化比較小減系數(shù)隨射線質(zhì)的變化比較小，因此高能，因此高能x射線射線 的射線質(zhì)通常用電子的標(biāo)稱加速電位（的射線質(zhì)通常用電子的標(biāo)稱加速電位（nominal acceleration potential）表示，單位為百萬(wàn)伏或）表示，單位為百萬(wàn)伏或 兆伏（兆伏（mv）。）。 電子的標(biāo)稱加速電位電子的標(biāo)稱

41、加速電位應(yīng)該等于電子擊靶前的應(yīng)該等于電子擊靶前的 電子束能量，但實(shí)際測(cè)量該值比較困難。電子束能量，但實(shí)際測(cè)量該值比較困難。 （2）用輻射質(zhì)指數(shù)（）用輻射質(zhì)指數(shù)（radiation quality index) 表示表示 定義方法有兩種：定義方法有兩種： （a）保持源到探測(cè)器的距離（保持源到探測(cè)器的距離（sdd）等于源）等于源-軸軸 距離（距離（sad），用水體模中），用水體模中20cm處處與與10cm處的處的 組織體模比組織體模比tpr的比值表示。的比值表示。 （b）保持源到水體模表面的距離（保持源到水體模表面的距離（ssd）等于）等于 源源-軸距離（軸距離（sad），用水體模中），用水體模中

42、20cm處處與與 10cm處的百分深度劑量處的百分深度劑量pdd的比值表示。的比值表示。 10cm10cm sdd 20cm 10cm （a） 10cm10cm ssd 20cm 10cm （b） 二、高能電子束射線質(zhì)的確定二、高能電子束射線質(zhì)的確定 由于電子束是帶電粒子，它的由于電子束是帶電粒子，它的能譜能譜隨著射線在隨著射線在 介質(zhì)中的穿行而連續(xù)變化。介質(zhì)中的穿行而連續(xù)變化。 對(duì)于高能電子束，主要關(guān)心的是對(duì)于高能電子束，主要關(guān)心的是模體表面和水中模體表面和水中 特定深度處的能量定義和表示方法特定深度處的能量定義和表示方法。 （一）模體表面的平均能量（一）模體表面的平均能量 高能電子束在模體

43、表面的平均能量高能電子束在模體表面的平均能量 ，是表，是表 示示電子束穿射介質(zhì)的能力電子束穿射介質(zhì)的能力和和確定模體中不同深度確定模體中不同深度 處電子束平均能量處電子束平均能量的一個(gè)重要參數(shù)。的一個(gè)重要參數(shù)。 確定方法：確定方法：由高能電子束在水中的百分深度劑量由高能電子束在水中的百分深度劑量 曲線或百分深度電離曲線的半峰值劑量深度曲線或百分深度電離曲線的半峰值劑量深度r50 （cm）表示。）表示。 0 e 050 2.33er 若若r50,d由由固定源固定源探測(cè)器距離探測(cè)器距離來(lái)測(cè)定，平均能來(lái)測(cè)定，平均能 量為：量為： 若若r50,d或或r50,i 由由固定源固定源體模表面距離體模表面距離

44、來(lái)測(cè)定，來(lái)測(cè)定， 平均能量為：平均能量為： 2 050,50, 0.6562.0590.022() dd err 2 050,50, 0.818 1.350.040() ii err 或或: （二）模體表面的最大可幾能量（二）模體表面的最大可幾能量 模體表面的最大可幾能量模體表面的最大可幾能量ep,0是一個(gè)常用的參是一個(gè)常用的參 數(shù)，由電子在水中的射程數(shù)，由電子在水中的射程rp確定。確定。 射程的測(cè)量應(yīng)在較大的射野和源射程的測(cè)量應(yīng)在較大的射野和源體模表面體模表面 的距離的距離ssd=100cm條件下進(jìn)行。條件下進(jìn)行。 2 ,0123ppp ecc rc r 式中系數(shù)為：式中系數(shù)為： c1=0.

45、22mev, c2=1.98mevcm-1, c3=0.0025mevcm-2 該值根據(jù)測(cè)量和蒙特卡羅方法計(jì)算得出，在該值根據(jù)測(cè)量和蒙特卡羅方法計(jì)算得出，在1 50mev能量范圍內(nèi)，誤差為能量范圍內(nèi)，誤差為2。 （三）不同深度處的平均能量（三）不同深度處的平均能量 隨模體深度的增加，電子束的能量發(fā)生變化。隨模體深度的增加，電子束的能量發(fā)生變化。 在深度在深度z處的電子束的平均能量處的電子束的平均能量 ，可近似用其，可近似用其 表面平均能量表面平均能量 和射程和射程 來(lái)表示：來(lái)表示： 此式，僅對(duì)低能電子束（此式，僅對(duì)低能電子束（e010mev)或或較高較高 電子束能量時(shí)較小深度處時(shí)成立。電子束能

46、量時(shí)較小深度處時(shí)成立。 0 (1/) zp eez r z e 0 e p r 小結(jié)：小結(jié)： 1、x( )射線輻射質(zhì)的確定射線輻射質(zhì)的確定 2、高能電子束輻射質(zhì)的確定、高能電子束輻射質(zhì)的確定 4 吸收劑量的校準(zhǔn)吸收劑量的校準(zhǔn) 校準(zhǔn)的必要性：校準(zhǔn)的必要性：理論上設(shè)想的電離室，實(shí)際設(shè)計(jì)理論上設(shè)想的電離室，實(shí)際設(shè)計(jì) 和制作是很困難的，現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室（指形電和制作是很困難的，現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室（指形電 離室和平行板電離室），為了能適應(yīng)實(shí)際測(cè)量需離室和平行板電離室），為了能適應(yīng)實(shí)際測(cè)量需 要，往往對(duì)有些條件作了近似處理。因此，將現(xiàn)要，往往對(duì)有些條件作了近似處理。因此，將現(xiàn) 場(chǎng)電離室直接用于測(cè)量各種類型的

47、電離輻射的吸場(chǎng)電離室直接用于測(cè)量各種類型的電離輻射的吸 收劑量之前，必須進(jìn)行校準(zhǔn)，并選擇和確定與之收劑量之前，必須進(jìn)行校準(zhǔn)，并選擇和確定與之 相適應(yīng)的相關(guān)系數(shù)。相適應(yīng)的相關(guān)系數(shù)。 校準(zhǔn)完成單位：校準(zhǔn)完成單位：國(guó)家級(jí)的計(jì)量監(jiān)督部門，作為一國(guó)家級(jí)的計(jì)量監(jiān)督部門，作為一 級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，或由其授權(quán)并經(jīng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，或由其授權(quán)并經(jīng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳 遞的地方計(jì)量監(jiān)督部門，作為次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。遞的地方計(jì)量監(jiān)督部門，作為次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。 校準(zhǔn)執(zhí)行的技術(shù)規(guī)程：校準(zhǔn)執(zhí)行的技術(shù)規(guī)程：iaea和和who發(fā)表的發(fā)表的277 號(hào)技術(shù)報(bào)告及其修訂版推薦的號(hào)技術(shù)報(bào)告及其修訂版推薦的x（）射線和電子）射線和電子 束

48、吸收劑量測(cè)量的技術(shù)規(guī)程。我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督束吸收劑量測(cè)量的技術(shù)規(guī)程。我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督 局根據(jù)這一技術(shù)規(guī)程，于局根據(jù)這一技術(shù)規(guī)程，于1991年頒布了國(guó)家計(jì)量年頒布了國(guó)家計(jì)量 技術(shù)規(guī)范，并于技術(shù)規(guī)范，并于1992年實(shí)施。年實(shí)施。 光子和高能電子束吸收劑量測(cè)定方法光子和高能電子束吸收劑量測(cè)定方法 中國(guó)計(jì)中國(guó)計(jì) 量出版社量出版社 1991 一、吸收劑量測(cè)量用電離室、模體、幾何條件的一、吸收劑量測(cè)量用電離室、模體、幾何條件的 技術(shù)要求技術(shù)要求 由有照射量基準(zhǔn)或空氣比釋動(dòng)能基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)由有照射量基準(zhǔn)或空氣比釋動(dòng)能基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn) 室，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的測(cè)量?jī)x表（電離室和靜電室，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的測(cè)量?jī)x表（電離室

49、和靜電 計(jì)）進(jìn)行校準(zhǔn)和檢驗(yàn)，給出相關(guān)的照射量校準(zhǔn)因計(jì)）進(jìn)行校準(zhǔn)和檢驗(yàn)，給出相關(guān)的照射量校準(zhǔn)因 子子nx或空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子或空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子nk。 一般都是在水模體（簡(jiǎn)稱水箱）中進(jìn)行的。因一般都是在水模體（簡(jiǎn)稱水箱）中進(jìn)行的。因 為人體組織接受的電離輻射的吸收劑量，是通過(guò)為人體組織接受的電離輻射的吸收劑量，是通過(guò) 在水模體中測(cè)得的吸收劑量轉(zhuǎn)換后得到的。在水模體中測(cè)得的吸收劑量轉(zhuǎn)換后得到的。 不同輻射質(zhì)有效測(cè)量點(diǎn)不同輻射質(zhì)有效測(cè)量點(diǎn)peff的的 位置，位置，r為電離室氣腔半徑為電離室氣腔半徑 輻射質(zhì)輻射質(zhì) peff 中能中能x射線射線 幾何中心幾何中心 60co 射線射線 0.6r 高能高

50、能x射線射線 0.6r 高能電子線高能電子線 0.5r 有效測(cè)量點(diǎn)有效測(cè)量點(diǎn)peff，修正，修正電電 離室氣腔內(nèi)電離輻射注量離室氣腔內(nèi)電離輻射注量 的梯度變化的梯度變化。 在水中測(cè)量吸收劑量，需規(guī)范在水中測(cè)量吸收劑量，需規(guī)范測(cè)量的幾何條件測(cè)量的幾何條件， 如為了克服水中吸收劑量梯度變化對(duì)劑量校準(zhǔn)的如為了克服水中吸收劑量梯度變化對(duì)劑量校準(zhǔn)的 影響，電離室應(yīng)置于一特定深度，此為影響，電離室應(yīng)置于一特定深度，此為校準(zhǔn)深度校準(zhǔn)深度。 固體體模中固體體模中x( )吸收劑量的測(cè)量吸收劑量的測(cè)量 如果在測(cè)量位置處，射線的能譜分布和原射線和如果在測(cè)量位置處，射線的能譜分布和原射線和 散射線的注量在兩種介質(zhì)中相

51、同，則散射線的注量在兩種介質(zhì)中相同，則固體體模中固體體模中 吸收劑量轉(zhuǎn)換到水中吸收劑量吸收劑量轉(zhuǎn)換到水中吸收劑量公式為：公式為： 因水和固體體模對(duì)射線的吸收不完全相同，需對(duì)因水和固體體模對(duì)射線的吸收不完全相同，需對(duì) 測(cè)量深度進(jìn)行校正：測(cè)量深度進(jìn)行校正： 其中，其中， 為平均質(zhì)能吸收系數(shù)；為平均質(zhì)能吸收系數(shù)；esc為散射校為散射校 正因子（因固體材料的電子密度比水的要大，需正因子（因固體材料的電子密度比水的要大，需 作額外散射校正）；作額外散射校正）； 為平均線性衰減系數(shù)。為平均線性衰減系數(shù)。 (/) (/) enw wm enm ddesc / wmmw dd / en 固體體模中電子束吸收劑

52、量的測(cè)量固體體模中電子束吸收劑量的測(cè)量 如果在固體材料和水體模中，最大劑量深度如果在固體材料和水體模中，最大劑量深度d dmax max 處電子的能譜和注量相同，則在水和固體中的吸處電子的能譜和注量相同，則在水和固體中的吸 收劑量為：收劑量為： (/) (/) w wm m s dd s 為平均非限制為平均非限制質(zhì)量質(zhì)量阻止本領(lǐng)，在阻止本領(lǐng)，在0.150mev 能量范圍內(nèi)是常數(shù)。如下表：能量范圍內(nèi)是常數(shù)。如下表： 水水/聚苯乙烯聚苯乙烯 水水/有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 1.030 1.033 /s (/) (/) w m s s 一般在一般在d dmax max處電子的能譜和注量不相同，水和介 處電子

53、的能譜和注量不相同，水和介 質(zhì)中吸收劑量關(guān)系為：質(zhì)中吸收劑量關(guān)系為： w w和和 m m為為dmax處水和介質(zhì)的電子注量。處水和介質(zhì)的電子注量。 水和聚苯乙烯中深度水和聚苯乙烯中深度dmax處的電子注量比值處的電子注量比值 （mevmev） 5 1.0395 1.039 7 1.033 7 1.033 10 1.025 10 1.025 13 1.017 13 1.017 16 1.009 16 1.009 (/) (/) ww wm mm s dd s / wm 0 e 二、中低能二、中低能x射線吸收劑量校準(zhǔn)射線吸收劑量校準(zhǔn) iaeaiaea的方法：的方法： 先將現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

54、實(shí)驗(yàn)室先將現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室 的照射量基準(zhǔn)或空氣比釋動(dòng)能基準(zhǔn)校準(zhǔn)后，的照射量基準(zhǔn)或空氣比釋動(dòng)能基準(zhǔn)校準(zhǔn)后，得得 c x c x n m 校準(zhǔn)因子校準(zhǔn)因子n nk k， ,a c k c k n m 儀表儀表讀數(shù)，角標(biāo)讀數(shù)，角標(biāo)c c表示校準(zhǔn)時(shí)使用的輻射質(zhì)。根表示校準(zhǔn)時(shí)使用的輻射質(zhì)。根 據(jù)它們的定義，在中低能據(jù)它們的定義，在中低能x x射線能量范圍內(nèi)，射線能量范圍內(nèi)，兩兩 kx w nn e 到照射量校準(zhǔn)因子到照射量校準(zhǔn)因子nx，或空氣比釋動(dòng)能，或空氣比釋動(dòng)能 m為校準(zhǔn)時(shí)電離室劑量?jī)x的為校準(zhǔn)時(shí)電離室劑量?jī)x的 個(gè)校準(zhǔn)因子的關(guān)系為個(gè)校準(zhǔn)因子的關(guān)系為 在用戶現(xiàn)場(chǎng)如醫(yī)院，測(cè)量均勻水模體中

55、用在用戶現(xiàn)場(chǎng)如醫(yī)院，測(cè)量均勻水模體中用 戶點(diǎn)戶點(diǎn)p p的吸收劑量，將經(jīng)過(guò)照射量或空氣比釋的吸收劑量，將經(jīng)過(guò)照射量或空氣比釋 動(dòng)能基準(zhǔn)校準(zhǔn)的電離室置放在水模體中，電離動(dòng)能基準(zhǔn)校準(zhǔn)的電離室置放在水模體中，電離 室的中心室的中心 與與p相重合。劑量?jī)x儀表讀數(shù)為相重合。劑量?jī)x儀表讀數(shù)為mu （u為用戶所用電離輻射的輻射質(zhì)），則為用戶所用電離輻射的輻射質(zhì)），則 點(diǎn)點(diǎn) 的照射量為：的照射量為： p p xuu xn k m 表示以表示以 點(diǎn)為中點(diǎn)為中 心、直徑等于電心、直徑等于電 離室外徑的一空離室外徑的一空 氣腔置換電離室氣腔置換電離室 后的照射量。后的照射量。 p k k為輻射質(zhì)校正因子為輻射質(zhì)校正因

56、子 當(dāng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用的輻射質(zhì)與電離室作當(dāng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用的輻射質(zhì)與電離室作 校準(zhǔn)時(shí)的輻射質(zhì)不同時(shí)，對(duì)電離室的校準(zhǔn)時(shí)的輻射質(zhì)不同時(shí)，對(duì)電離室的能量響應(yīng)能量響應(yīng) 的校準(zhǔn)的校準(zhǔn)。 在中低能在中低能x x射線的能量范圍內(nèi)，射線的能量范圍內(nèi)，電離室壁對(duì)射線電離室壁對(duì)射線 的吸收校正的吸收校正和和室壁材料不完全等效的校正室壁材料不完全等效的校正，均，均 包含在照射量校準(zhǔn)因子包含在照射量校準(zhǔn)因子n nx x之中。之中。 均勻水模體中均勻水模體中p p點(diǎn)的吸收劑量點(diǎn)的吸收劑量d dw為為 (/) (/) enw wxuuu ena w dn k mp e 如用空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子如用空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子n nk k

57、，d dw w為為 (/) (/) enw wkuuu ena dn k mp (/) (/) enw ena 校正因子校正因子以以修正空氣和電離室壁材料置換水后，修正空氣和電離室壁材料置換水后， 對(duì)輻射場(chǎng)的擾動(dòng)影響對(duì)輻射場(chǎng)的擾動(dòng)影響，也稱為置換校正因子。，也稱為置換校正因子。 為水與空氣質(zhì)能吸收系數(shù)之比，為水與空氣質(zhì)能吸收系數(shù)之比，pupu為擾動(dòng)為擾動(dòng) 三、高能電離輻射吸收劑量校準(zhǔn)三、高能電離輻射吸收劑量校準(zhǔn) iaea方法方法,大致可分成三個(gè)步驟：大致可分成三個(gè)步驟： 第一步第一步，將用戶電離室置于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)，將用戶電離室置于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí) 驗(yàn)室的鈷驗(yàn)室的鈷-60射線射線空氣輻射場(chǎng)空氣輻射場(chǎng)中。

58、為滿足電子中。為滿足電子 平衡，電離室應(yīng)戴有標(biāo)準(zhǔn)厚度的電子平衡帽，平衡，電離室應(yīng)戴有標(biāo)準(zhǔn)厚度的電子平衡帽， 得出空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子得出空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子nk或照射量校準(zhǔn)或照射量校準(zhǔn) 因子因子nx。 第二步第二步，定義用戶電離室的空氣吸收劑量，定義用戶電離室的空氣吸收劑量 校準(zhǔn)因子校準(zhǔn)因子nd： ,a c d c d n m 式中式中,a c d為校準(zhǔn)條件下，為校準(zhǔn)條件下，電離室空腔內(nèi)的吸收電離室空腔內(nèi)的吸收 ,a c d與空氣比釋動(dòng)與空氣比釋動(dòng) ,a c k 和照射量和照射量 c x的關(guān)系分別為：的關(guān)系分別為： 劑量劑量。此條件下的吸收劑量。此條件下的吸收劑量 能能 , (1) a ca

59、cattm dkg k k ,a ccattm w dxkk e 式中式中 g為次級(jí)電子在空氣中以軔致輻射形式損為次級(jí)電子在空氣中以軔致輻射形式損 失的能量份額，對(duì)于鈷失的能量份額，對(duì)于鈷-60射線，射線，g0.003； km為電離室材料空氣不完全等效的校正為電離室材料空氣不完全等效的校正 因子；因子； katt為電離室材料（包括平衡帽）對(duì)射線為電離室材料（包括平衡帽）對(duì)射線 吸收和散射的校正因子。吸收和散射的校正因子。 和和 (1) dkattm nng k k dxattm w nnkk e 考慮應(yīng)用方便，常用電離室的考慮應(yīng)用方便，常用電離室的km和和katt的數(shù)的數(shù) 值以表格形式給出。值

60、以表格形式給出。 可以得出，以空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子可以得出，以空氣比釋動(dòng)能校準(zhǔn)因子nk 或照射量校準(zhǔn)因子或照射量校準(zhǔn)因子nx計(jì)算得到的計(jì)算得到的空氣吸收空氣吸收 劑量校準(zhǔn)因子劑量校準(zhǔn)因子nd為：為： 更適合國(guó)內(nèi)應(yīng)用更適合國(guó)內(nèi)應(yīng)用 第三步第三步，應(yīng)用于用戶輻射場(chǎng)中時(shí)，將經(jīng)標(biāo)，應(yīng)用于用戶輻射場(chǎng)中時(shí)，將經(jīng)標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)過(guò)的電離室置放在標(biāo)準(zhǔn)水模體準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)過(guò)的電離室置放在標(biāo)準(zhǔn)水模體 中進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)布拉格格雷理論和關(guān)系中進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)布拉格格雷理論和關(guān)系 式，水中特定位置高能式，水中特定位置高能x（）射線和電子束）射線和電子束 的吸收劑量，即電離室的的吸收劑量，即電離室的有效測(cè)量點(diǎn)處有效測(cè)量點(diǎn)處的