電離室測(cè)量吸收劑量原理

1、電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理內(nèi)容概要內(nèi)容概要:一、電離室的工作機(jī)制一、電離室的工作機(jī)制二、電離室的工作特性二、電離室的工作特性三、電離室測(cè)量吸收劑量的原理三、電離室測(cè)量吸收劑量的原理電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理一、電離室的工作機(jī)制一、電離室的工作機(jī)制 電離室測(cè)量吸收劑量的基本過(guò)程是：通過(guò)測(cè)量電離室測(cè)量吸收劑量的基本過(guò)程是：通過(guò)測(cè)量電離輻射電離輻射在與在與物質(zhì)相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)粒子次級(jí)粒子的的電離電荷量電離電荷量，由計(jì)算得出，由計(jì)算得出吸收劑量。吸收劑量。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（一）、電離室的基本原理（一）、電離

2、室的基本原理 兩個(gè)相互平行的電極之間充兩個(gè)相互平行的電極之間充滿空氣，虛線所包括范圍，稱為滿空氣，虛線所包括范圍，稱為電離室靈敏體積電離室靈敏體積。當(dāng)電離輻射，。當(dāng)電離輻射，如如x或或射線攝入這個(gè)靈敏體積內(nèi)，射線攝入這個(gè)靈敏體積內(nèi)，與其中的空氣介質(zhì)相互作用，產(chǎn)與其中的空氣介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生生次級(jí)電子次級(jí)電子。這些電子在其運(yùn)動(dòng)。這些電子在其運(yùn)動(dòng)軌跡上使空氣中的原子軌跡上使空氣中的原子電離電離，產(chǎn)，產(chǎn)生一系列正負(fù)離子對(duì)。在靈敏體生一系列正負(fù)離子對(duì)。在靈敏體積的電場(chǎng)作用下，電子、正離子積的電場(chǎng)作用下，電子、正離子分別向兩級(jí)漂移，使相應(yīng)極板的分別向兩級(jí)漂移，使相應(yīng)極板的感應(yīng)電荷量發(fā)生變化，形成感應(yīng)電荷

3、量發(fā)生變化，形成電離電離電流電流。在電子平衡條件下測(cè)到的。在電子平衡條件下測(cè)到的電離電荷，理論上應(yīng)為次級(jí)電子電離電荷，理論上應(yīng)為次級(jí)電子所產(chǎn)生的全部電離電荷。所產(chǎn)生的全部電離電荷。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理根據(jù)以上原理可以制成根據(jù)以上原理可以制成自由空氣電離室自由空氣電離室主要由兩個(gè)相互平行的平板電極構(gòu)成，極間相互絕緣并連接到主要由兩個(gè)相互平行的平板電極構(gòu)成，極間相互絕緣并連接到電源電壓的正負(fù)端，電極間充有空氣。構(gòu)成電離室的一個(gè)極板電源電壓的正負(fù)端，電極間充有空氣。構(gòu)成電離室的一個(gè)極板與與電源高壓電源高壓的正端或負(fù)端相連，另一極板與的正端或負(fù)端相連，另一極板與靜電計(jì)輸入端靜電

4、計(jì)輸入端相連，相連，稱為收集級(jí)。稱為收集級(jí)。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理電離室的電離室的靈敏體積靈敏體積是指通過(guò)收集級(jí)邊緣的是指通過(guò)收集級(jí)邊緣的電力線電力線所包圍的兩個(gè)所包圍的兩個(gè)電極間的區(qū)域。在靈敏體積外的電極稱為電極間的區(qū)域。在靈敏體積外的電極稱為保護(hù)環(huán)保護(hù)環(huán)，其作用是使，其作用是使靈敏體積邊緣外的電場(chǎng)保持均勻，并同時(shí)使絕緣子的漏電流不靈敏體積邊緣外的電場(chǎng)保持均勻，并同時(shí)使絕緣子的漏電流不經(jīng)過(guò)測(cè)量回路，減少對(duì)信號(hào)的影響。經(jīng)過(guò)測(cè)量回路，減少對(duì)信號(hào)的影響。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理自由空氣電離室一般為國(guó)家一級(jí)或自由空氣電離室一般為國(guó)家一級(jí)或二級(jí)劑量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所

5、配置，作為二級(jí)劑量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所配置，作為標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室型劑量標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場(chǎng)使用的電離室型劑量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)，并不適合于在現(xiàn)場(chǎng)如儀進(jìn)行校準(zhǔn)，并不適合于在現(xiàn)場(chǎng)如醫(yī)院使用。醫(yī)院使用。在實(shí)際應(yīng)用中，電離室的輸出信號(hào)電流在在實(shí)際應(yīng)用中，電離室的輸出信號(hào)電流在10 a數(shù)量級(jí)，為弱電數(shù)量級(jí)，為弱電流，必須經(jīng)過(guò)流，必須經(jīng)過(guò)弱電流放大器（靜電計(jì)）弱電流放大器（靜電計(jì)）對(duì)其進(jìn)行放大，此類靜對(duì)其進(jìn)行放大，此類靜電計(jì)通常稱為劑量測(cè)量?jī)x。如下圖所示，靜電計(jì)實(shí)際上就是一電計(jì)通常稱為劑量測(cè)量?jī)x。如下圖所示，靜電計(jì)實(shí)際上就是一個(gè)負(fù)反饋運(yùn)算放大器。以三種方式測(cè)量電離室的輸出信號(hào)：個(gè)負(fù)反饋運(yùn)算放大器。以三種方式測(cè)量電離室的輸

6、出信號(hào)：1、測(cè)量輸出電荷量、測(cè)量輸出電荷量2、測(cè)量輸出電流、測(cè)量輸出電流3、測(cè)量輸出回路中形成的電壓信號(hào)、測(cè)量輸出回路中形成的電壓信號(hào)-10電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（二）指形電離室（二）指形電離室指形電離室指形電離室是根據(jù)自由空是根據(jù)自由空氣電離室原理，為便于常氣電離室原理，為便于常規(guī)使用而設(shè)計(jì)的。圖規(guī)使用而設(shè)計(jì)的。圖a表示表示的電離室的電離室設(shè)想設(shè)想有圓形有圓形空氣空氣外殼外殼，中心為充有空氣的，中心為充有空氣的氣腔。假定空氣外殼的氣腔。假定空氣外殼的半半徑徑等于電離輻射在空氣中等于電離輻射在空氣中產(chǎn)生的產(chǎn)生的次級(jí)電子的最大射次級(jí)電子的最大射程程，滿足進(jìn)去氣腔中電子，滿足

7、進(jìn)去氣腔中電子數(shù)與離開的相等，數(shù)與離開的相等，電子平電子平衡存在衡存在。此條件下的電離。此條件下的電離室可認(rèn)為與自由空氣電離室可認(rèn)為與自由空氣電離室具有等同功能。室具有等同功能。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（二）指形電離室（二）指形電離室 如果將圖如果將圖a的空的空氣外殼壓縮，則可形氣外殼壓縮，則可形成圖成圖b所表示的所表示的固態(tài)的固態(tài)的空氣等效外殼空氣等效外殼，所謂，所謂空氣等效就是該種物空氣等效就是該種物質(zhì)的有效原子序數(shù)與質(zhì)的有效原子序數(shù)與空氣有效原子序數(shù)相空氣有效原子序數(shù)相等。等。 由于固體空氣等由于固體空氣等效材料的密度遠(yuǎn)大于效材料的密度遠(yuǎn)大于自由空氣的密度，該自由空氣

8、的密度，該種材料中達(dá)到電子平種材料中達(dá)到電子平衡的厚度可遠(yuǎn)衡的厚度可遠(yuǎn)小于小于自自由空氣的厚度。由空氣的厚度。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（二）指形電離室（二）指形電離室圖圖c就是根據(jù)上述思就是根據(jù)上述思想設(shè)計(jì)而成的指形想設(shè)計(jì)而成的指形電離室的剖面圖電離室的剖面圖,指指形電離室的材料一形電離室的材料一般選用石墨，它的般選用石墨，它的有效原子序數(shù)小于有效原子序數(shù)小于空氣空氣(7.67)而接近于而接近于碳碳(6)，其表面涂有，其表面涂有一層導(dǎo)電材料，形一層導(dǎo)電材料，形成一個(gè)電極，另一成一個(gè)電極，另一個(gè)收集電極位于中個(gè)收集電極位于中心。心。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理

9、l 如上所述，空氣氣腔中所產(chǎn)生的電離電荷，是由四周室壁中如上所述，空氣氣腔中所產(chǎn)生的電離電荷，是由四周室壁中的次級(jí)電子所產(chǎn)生。的次級(jí)電子所產(chǎn)生。l 為了使指形電離室與自由空氣電離室具有相同的效應(yīng)，為了使指形電離室與自由空氣電離室具有相同的效應(yīng)，它的它的室壁應(yīng)與空氣外殼等效室壁應(yīng)與空氣外殼等效，即在指形電離室壁中產(chǎn)生的次級(jí)電，即在指形電離室壁中產(chǎn)生的次級(jí)電子數(shù)和能譜與空氣中產(chǎn)生的一樣。子數(shù)和能譜與空氣中產(chǎn)生的一樣。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理l 通常用作室壁材料的石墨，酚醛樹脂和塑料通常用作室壁材料的石墨，酚醛樹脂和塑料，其有效原子序其有效原子序數(shù)數(shù)略小于略小于空氣的有效原子序數(shù)

10、，這種室壁材料在空氣氣腔中空氣的有效原子序數(shù)，這種室壁材料在空氣氣腔中產(chǎn)生的電離電荷也產(chǎn)生的電離電荷也略少于略少于自由空氣電離室。自由空氣電離室。因此因此，選用有效原子序數(shù)略大的材料，制成中心收集電極選用有效原子序數(shù)略大的材料，制成中心收集電極，可可部分補(bǔ)償室壁材料的不完全空氣等效。部分補(bǔ)償室壁材料的不完全空氣等效。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理二、電離室的工作特性二、電離室的工作特性 電離室本身具有角度依賴性，電離室的靈敏度會(huì)受電離輻電離室本身具有角度依賴性，電離室的靈敏度會(huì)受電離輻射的入射方向的影響。其正確的使用方法是：平行板電離室應(yīng)射的入射方向的影響。其正確的使用方法是：平

11、行板電離室應(yīng)使其表面使其表面垂直于垂直于射束中心軸，指形電離室應(yīng)使其主軸線與射束射束中心軸，指形電離室應(yīng)使其主軸線與射束中心軸的入射方向垂直。中心軸的入射方向垂直。（一）電離室的方向性（一）電離室的方向性電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（二）電離室的飽和特性（二）電離室的飽和特性 電離輻射在空氣中產(chǎn)生的正負(fù)離子，在電離輻射在空氣中產(chǎn)生的正負(fù)離子，在沒(méi)有沒(méi)有外加電場(chǎng)的作外加電場(chǎng)的作用或電場(chǎng)強(qiáng)度不夠大時(shí)，會(huì)因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)由密度大處向密度小處用或電場(chǎng)強(qiáng)度不夠大時(shí)，會(huì)因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)由密度大處向密度小處擴(kuò)散，導(dǎo)致宏觀的帶電粒子流動(dòng)，稱為離子、電子的擴(kuò)散，導(dǎo)致宏觀的帶電粒子流動(dòng)，稱為離子、電子的擴(kuò)散運(yùn)

12、動(dòng)。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 同時(shí)，正離子與負(fù)離子在到達(dá)收集極前可能相遇同時(shí)，正離子與負(fù)離子在到達(dá)收集極前可能相遇復(fù)合復(fù)合成中成中性的原子或分子，這種復(fù)合會(huì)性的原子或分子，這種復(fù)合會(huì)損失損失一部分由電離輻射產(chǎn)生的離一部分由電離輻射產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)，從而影響電離效應(yīng)與電離室輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。子對(duì)數(shù)，從而影響電離效應(yīng)與電離室輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理當(dāng)電離室工作電壓當(dāng)電離室工作電壓較低較低時(shí)，正負(fù)離子的復(fù)合與擴(kuò)散作用顯得比時(shí)，正負(fù)離子的復(fù)合與擴(kuò)散作用顯得比較突出較突出.。如下圖所示：當(dāng)入射電離輻射的強(qiáng)度不變時(shí)，電離室。如下圖所示：當(dāng)入射電離輻射的強(qiáng)度不變時(shí)，電離室的

13、輸出信號(hào)電流的輸出信號(hào)電流i隨電壓隨電壓v變化的關(guān)系，稱為變化的關(guān)系，稱為“ 電離室的飽和特電離室的飽和特性性”。圖中。圖中oa段，電離室的輸出信號(hào)逐漸增高，離子或電子的段，電離室的輸出信號(hào)逐漸增高，離子或電子的漂移速度加大，逐漸克服復(fù)合與擴(kuò)散作用的影響，輸出信號(hào)電漂移速度加大，逐漸克服復(fù)合與擴(kuò)散作用的影響，輸出信號(hào)電流也逐漸增加。流也逐漸增加。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理ab段內(nèi)，由于復(fù)合與擴(kuò)散影響已基本消除，信號(hào)電流不再隨工段內(nèi)，由于復(fù)合與擴(kuò)散影響已基本消除，信號(hào)電流不再隨工作電壓改變而保持穩(wěn)定，此段稱為作電壓改變而保持穩(wěn)定，此段稱為電離室的飽和區(qū)。電離室的飽和區(qū)。電離室正

14、電離室正常工作時(shí)，其工作電壓應(yīng)是處于這一范圍，隨著工作電壓的繼常工作時(shí)，其工作電壓應(yīng)是處于這一范圍，隨著工作電壓的繼續(xù)提高，續(xù)提高，bc段電離室內(nèi)電場(chǎng)過(guò)強(qiáng)，因離子或電子運(yùn)動(dòng)速度加大，段電離室內(nèi)電場(chǎng)過(guò)強(qiáng)，因離子或電子運(yùn)動(dòng)速度加大，產(chǎn)生碰撞電離，離子數(shù)目變大，信號(hào)電流急劇上升，超出電離產(chǎn)生碰撞電離，離子數(shù)目變大，信號(hào)電流急劇上升，超出電離室正常工作狀態(tài)。室正常工作狀態(tài)。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（三）電離室的桿效應(yīng)（三）電離室的桿效應(yīng) 電離室的靈敏度，也會(huì)受到電離室電離室的靈敏度，也會(huì)受到電離室金屬桿金屬桿和和電纜電纜在電離輻在電離輻射場(chǎng)中的被照范圍的影響。因?yàn)殡婋x室的金屬桿和絕

15、緣體及電射場(chǎng)中的被照范圍的影響。因?yàn)殡婋x室的金屬桿和絕緣體及電纜，在電離輻射場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生纜，在電離輻射場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生微弱的電離微弱的電離，疊加在電離室的信號(hào)，疊加在電離室的信號(hào)電流中，形成電離室桿的泄漏，這叫做電流中，形成電離室桿的泄漏，這叫做桿效應(yīng)。桿效應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于x()射線，桿效應(yīng)表現(xiàn)有明顯的射線，桿效應(yīng)表現(xiàn)有明顯的能量依賴性能量依賴性，能量越大，桿效應(yīng)越明顯。而對(duì)于電子束，表現(xiàn)不甚明確。另能量越大，桿效應(yīng)越明顯。而對(duì)于電子束，表現(xiàn)不甚明確。另一特點(diǎn)是，當(dāng)電離室受照范圍較小時(shí)，桿效應(yīng)變化較大。當(dāng)受一特點(diǎn)是，當(dāng)電離室受照范圍較小時(shí)，桿效應(yīng)變化較大。當(dāng)受照長(zhǎng)度超過(guò)照長(zhǎng)度超過(guò)10

16、cm時(shí)，基本不再變化。時(shí)，基本不再變化。它影響射野輸出因子測(cè)量精度它影響射野輸出因子測(cè)量精度電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（四）電離室的復(fù)合效應(yīng)（四）電離室的復(fù)合效應(yīng) 電離室即使工作在飽和區(qū)，也存在正負(fù)離子復(fù)合效應(yīng)的影響。電離室即使工作在飽和區(qū)，也存在正負(fù)離子復(fù)合效應(yīng)的影響。 復(fù)合效應(yīng)的校正，通常采用稱為復(fù)合效應(yīng)的校正，通常采用稱為“雙電壓雙電壓”的實(shí)驗(yàn)方法。的實(shí)驗(yàn)方法。具具體做法體做法:對(duì)相同的輻射場(chǎng)，電離室分別加兩種不同的工作電壓對(duì)相同的輻射場(chǎng)，電離室分別加兩種不同的工作電壓v1和和v2，其中，其中v1為常規(guī)工作電壓，并且為常規(guī)工作電壓，并且v1和和v2的比值要大于或等的比值

17、要大于或等于于3，得到不同工作電壓時(shí)的收集電荷數(shù)，得到不同工作電壓時(shí)的收集電荷數(shù)q1和和q2，然后利用以下，然后利用以下公式計(jì)算復(fù)合校正因子公式計(jì)算復(fù)合校正因子: 式子中，式子中，a1 為實(shí)驗(yàn)擬合系數(shù)。不同類型的電離輻射的為實(shí)驗(yàn)擬合系數(shù)。不同類型的電離輻射的ai 值值不同。不同。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理 復(fù)合效應(yīng)依賴于電離室的復(fù)合效應(yīng)依賴于電離室的幾何尺寸幾何尺寸，工作電壓工作電壓的選擇和的選擇和正正負(fù)離子對(duì)產(chǎn)生的速率負(fù)離子對(duì)產(chǎn)生的速率。 對(duì)醫(yī)用加速器的對(duì)醫(yī)用加速器的脈沖式輻射脈沖式輻射，特別是脈沖掃描式輻射，復(fù)，特別是脈沖掃描式輻射，復(fù)合效應(yīng)的校正尤為重要；合效應(yīng)的校正尤

18、為重要； 但對(duì)于放射性核素產(chǎn)生的但對(duì)于放射性核素產(chǎn)生的射線射線(如鈷如鈷-60)，復(fù)合效應(yīng)非常小。，復(fù)合效應(yīng)非常小。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（五）電離室的極化效應(yīng)（五）電離室的極化效應(yīng) 對(duì)給定的電離輻射，電離室收集的電離電荷會(huì)因收集極工對(duì)給定的電離輻射，電離室收集的電離電荷會(huì)因收集極工作電壓極性的改變而變化，這種變化現(xiàn)象稱為作電壓極性的改變而變化，這種變化現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。極化現(xiàn)象。 改變電離室工作電壓的極性會(huì)影響它的收集效率。改變電離室工作電壓的極性會(huì)影響它的收集效率。 非密閉型電離室，空腔中的空氣質(zhì)量隨非密閉型電離室，空腔中的空氣質(zhì)量隨環(huán)境溫度環(huán)境溫度和和氣壓氣壓變變化

19、而改變，即氣壓或溫度變化時(shí)，空氣質(zhì)量都會(huì)改變，就會(huì)直化而改變，即氣壓或溫度變化時(shí)，空氣質(zhì)量都會(huì)改變，就會(huì)直接影響電離室測(cè)量的靈敏度，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)必須給予校正。校正接影響電離室測(cè)量的靈敏度，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)必須給予校正。校正系數(shù)與溫度和氣壓的關(guān)系為：系數(shù)與溫度和氣壓的關(guān)系為： kpt=（273.2+t）/（273.2+t）*（1013/p） 式中式中t為電離室在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)的溫度，一般為為電離室在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)的溫度，一般為20或或22；t為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)的溫度；為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)的溫度；p為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)的氣壓。為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)的氣壓。（六）環(huán)境因素對(duì)工作特性的影響（六）環(huán)境因素對(duì)工作特性的影響電離室測(cè)量吸收劑量

20、原電離室測(cè)量吸收劑量原理理三、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 由電離室工作原理可以看到它的作用是測(cè)量電離輻射在空由電離室工作原理可以看到它的作用是測(cè)量電離輻射在空氣中或在空氣等效壁中產(chǎn)生的次級(jí)粒子電離電荷。而在空氣中氣中或在空氣等效壁中產(chǎn)生的次級(jí)粒子電離電荷。而在空氣中每產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)粒子所消耗的電子動(dòng)能，對(duì)所有的電子來(lái)說(shuō)，每產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)粒子所消耗的電子動(dòng)能，對(duì)所有的電子來(lái)說(shuō)，基本是一個(gè)常數(shù)，即平均電離能為基本是一個(gè)常數(shù)，即平均電離能為w/e=33.97j/c。用電離室測(cè)量。用電離室測(cè)量吸收劑量可分為兩步：首先測(cè)量由電離輻射產(chǎn)生的電離電荷，吸收劑量可分為兩步：首先測(cè)量由電離

21、輻射產(chǎn)生的電離電荷，然后利用空氣的平均電離能計(jì)算并轉(zhuǎn)換成電離輻射所沉積的能然后利用空氣的平均電離能計(jì)算并轉(zhuǎn)換成電離輻射所沉積的能量，即吸收劑量。由于電離室本性特性的限制，采用這種方法量，即吸收劑量。由于電離室本性特性的限制，采用這種方法測(cè)量吸收計(jì)量時(shí)對(duì)不同能量的電離輻射，所依據(jù)的基礎(chǔ)和計(jì)算測(cè)量吸收計(jì)量時(shí)對(duì)不同能量的電離輻射，所依據(jù)的基礎(chǔ)和計(jì)算方法不同。方法不同。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（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)量根據(jù)照射量的定義，如果用于測(cè)量的指形電離室符合條件根據(jù)照射量的定義，如果用于測(cè)量的指形電離室符合條件室室壁由空氣等材料制成；

22、壁由空氣等材料制成；室壁厚度（或加平衡帽后）可達(dá)到電室壁厚度（或加平衡帽后）可達(dá)到電子平衡；子平衡；氣腔體積可精確測(cè)定，則可以用來(lái)直接測(cè)量照射量，氣腔體積可精確測(cè)定，則可以用來(lái)直接測(cè)量照射量，再轉(zhuǎn)換為吸收劑量。再轉(zhuǎn)換為吸收劑量。a為上面提到的傳輸系數(shù)，數(shù)值上應(yīng)等于相同位置的空氣中某點(diǎn)為上面提到的傳輸系數(shù)，數(shù)值上應(yīng)等于相同位置的空氣中某點(diǎn)的能量注量與相同位置以某種介質(zhì)的能量注量與相同位置以某種介質(zhì)(如水如水)置換空氣后的能量注量。置換空氣后的能量注量。 電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理 對(duì)中低能對(duì)中低能x()射線來(lái)說(shuō)，電子平衡能夠建立，介質(zhì)中的射線來(lái)說(shuō)，電子平衡能夠建立，介質(zhì)中的吸收

23、劑量可用相同位置處的照射量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。需要注意的是吸收劑量可用相同位置處的照射量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。需要注意的是這種測(cè)量的前提條件這種測(cè)量的前提條件 ：電離室壁材料不僅要：電離室壁材料不僅要空氣等效空氣等效， 而且而且壁厚要滿足壁厚要滿足電子平衡條件電子平衡條件。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（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 上述用電離室測(cè)量照射量，再轉(zhuǎn)換為吸收劑量的方法，上述用電離室測(cè)量照射量，再轉(zhuǎn)換為吸收劑量的方法，前提條件是必須建立電子平衡，前提條件是必須建立電子平衡， 這只對(duì)能量不高于這只對(duì)能量不高于2mv的的x() 線適用。另外照射量的定義僅適用于線

24、適用。另外照射量的定義僅適用于x()光子輻射，不光子輻射，不能用于其它類型的電離輻射，如電子、中子等。能用于其它類型的電離輻射，如電子、中子等。 布拉格布拉格 格雷空腔格雷空腔理論可以用來(lái)直接從測(cè)量結(jié)果計(jì)算理論可以用來(lái)直接從測(cè)量結(jié)果計(jì)算吸收劑量。布拉格吸收劑量。布拉格 格雷空腔理論認(rèn)為，電離輻射在介質(zhì)格雷空腔理論認(rèn)為，電離輻射在介質(zhì)中的沉積能量即介質(zhì)吸收劑量，可通過(guò)測(cè)量其置放在介質(zhì)中中的沉積能量即介質(zhì)吸收劑量，可通過(guò)測(cè)量其置放在介質(zhì)中的小氣腔內(nèi)的電離電荷轉(zhuǎn)換。的小氣腔內(nèi)的電離電荷轉(zhuǎn)換。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理 假設(shè)在一均勻介質(zhì)中有一充有空氣的氣腔，電離輻射如假設(shè)在一均勻介質(zhì)

25、中有一充有空氣的氣腔，電離輻射如x()射線入射，它在介質(zhì)中產(chǎn)生的次級(jí)電子穿過(guò)氣腔時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)射線入射，它在介質(zhì)中產(chǎn)生的次級(jí)電子穿過(guò)氣腔時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)生電離。這種電離可以是生電離。這種電離可以是x()射線在氣腔空氣中產(chǎn)生的次級(jí)電子射線在氣腔空氣中產(chǎn)生的次級(jí)電子所致，也可以是在電離室空氣等效壁材料中產(chǎn)生的電子所致。所致，也可以是在電離室空氣等效壁材料中產(chǎn)生的電子所致。假定氣腔的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于次級(jí)電子的最大射，則以下三個(gè)假定假定氣腔的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于次級(jí)電子的最大射，則以下三個(gè)假定成立：成立：x()射線光子在空腔中所產(chǎn)射線光子在空腔中所產(chǎn)生的次級(jí)電子的電離，即氣生的次級(jí)電子的電離，即氣體作用可以忽略；體作用

26、可以忽略；氣腔的引入并不影響次級(jí)氣腔的引入并不影響次級(jí)電子的注量及能譜分布；電子的注量及能譜分布；氣腔周圍的臨近介質(zhì)中，氣腔周圍的臨近介質(zhì)中， x()射線的輻射場(chǎng)是均勻的。射線的輻射場(chǎng)是均勻的。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理 也就是說(shuō)氣腔的引入并不改變次級(jí)電子的分布，則介質(zhì)所也就是說(shuō)氣腔的引入并不改變次級(jí)電子的分布，則介質(zhì)所吸收的電離輻射的能量吸收的電離輻射的能量em與氣腔中所產(chǎn)生的電離量與氣腔中所產(chǎn)生的電離量ja應(yīng)有如下應(yīng)有如下關(guān)系：關(guān)系：式中式中 w/e 為電子的平均電離能，為電子的平均電離能，(s/p)m/(s/p)a 為介質(zhì)與空氣的平均質(zhì)量阻止本領(lǐng)率之比。為介質(zhì)與空氣的平

27、均質(zhì)量阻止本領(lǐng)率之比。 此式即是布拉格此式即是布拉格 格雷關(guān)系式格雷關(guān)系式 用布拉格用布拉格 格雷理論測(cè)量吸收劑量時(shí)不需要電子平衡條件。格雷理論測(cè)量吸收劑量時(shí)不需要電子平衡條件。電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理綜合低能和高能電離輻射的測(cè)量原理，需注意以下幾點(diǎn)綜合低能和高能電離輻射的測(cè)量原理，需注意以下幾點(diǎn):1、中低能中低能x()射線吸收劑量的測(cè)量，首先測(cè)量的可以是照射量，射線吸收劑量的測(cè)量，首先測(cè)量的可以是照射量，但電離室材料不僅要空氣等效，而且壁厚要滿足電子平衡條件。但電離室材料不僅要空氣等效，而且壁厚要滿足電子平衡條件。2、用布拉格用布拉格格雷理論測(cè)量吸收劑量時(shí)，就不需要電子平

28、衡條格雷理論測(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，氣腔中產(chǎn)生的電離電荷量只和介件，因?yàn)楦鶕?jù)空腔電離理論，氣腔中產(chǎn)生的電離電荷量只和介質(zhì)中的實(shí)際吸收的能量有關(guān)。對(duì)中低能質(zhì)中的實(shí)際吸收的能量有關(guān)。對(duì)中低能x()射線時(shí)，只要電離室射線時(shí)，只要電離室壁材料和空氣等效，對(duì)空腔的大小沒(méi)有特別的限制。如在空氣壁材料和空氣等效，對(duì)空腔的大小沒(méi)有特別的限制。如在空氣中測(cè)量低水平輻射，電離室體積往往比較大。中測(cè)量低水平輻射，電離室體積往往比較大。3、用空腔理論測(cè)量高能電離輻射的吸收劑量時(shí)，空腔應(yīng)足夠小，用空腔理論測(cè)量高能電離輻射的吸收劑量時(shí)，空腔應(yīng)足夠小，一般要小于次級(jí)電子的最大射程，但也不

29、能過(guò)分小，以致造成一般要小于次級(jí)電子的最大射程，但也不能過(guò)分小，以致造成由電離產(chǎn)生的電子大量跑出氣腔，而使布喇格由電離產(chǎn)生的電子大量跑出氣腔，而使布喇格-格雷關(guān)系式失效。格雷關(guān)系式失效。小結(jié)：小結(jié)：電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理四、電離輻射質(zhì)的確定四、電離輻射質(zhì)的確定電離輻射質(zhì)即輻射能量電離輻射質(zhì)即輻射能量.對(duì)某些類型的輻射對(duì)某些類型的輻射,如各類治療機(jī)所產(chǎn)生如各類治療機(jī)所產(chǎn)生的的x射線射線,由于是軔致輻射和為了適應(yīng)臨床治療需要給予均整改造由于是軔致輻射和為了適應(yīng)臨床治療需要給予均整改造后后,能譜甚為復(fù)雜能譜甚為復(fù)雜,規(guī)定和測(cè)量其能量較為困難規(guī)定和測(cè)量其能量較為困難.實(shí)際上放射治

30、療臨床對(duì)輻射能量的關(guān)心實(shí)際上放射治療臨床對(duì)輻射能量的關(guān)心,主要集中在電離穿透物主要集中在電離穿透物質(zhì)的能力上質(zhì)的能力上.因此因此,電離輻射質(zhì)定義為電離輻射穿射物質(zhì)的本領(lǐng)電離輻射質(zhì)定義為電離輻射穿射物質(zhì)的本領(lǐng)電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理(一一)x()射線質(zhì)的確定射線質(zhì)的確定1.中低能中低能x射線質(zhì)射線質(zhì),一般用半價(jià)層一般用半價(jià)層(hvl)來(lái)表示來(lái)表示.電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理（二）電離室的工作特性（二）電離室的工作特性hvl可以通過(guò)可以通過(guò)x射線束貫穿某種介質(zhì)時(shí)的減弱程度來(lái)定義和確射線束貫穿某種介質(zhì)時(shí)的減弱程度來(lái)定義和確定定nn0-式中式中n為達(dá)到探測(cè)器的光子

31、數(shù)，為達(dá)到探測(cè)器的光子數(shù)，n0為入射光子數(shù)，為入射光子數(shù)，為線性衰減為線性衰減系數(shù)，系數(shù)，為吸收體的厚度為吸收體的厚度*hvl0.693電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理2、放射性核素產(chǎn)生的、放射性核素產(chǎn)生的射線射線與與x射線不同射線不同,每種放射性核素放出每種放射性核素放出射線的衰變過(guò)程是特定的射線的衰變過(guò)程是特定的,根根據(jù)它們的衰變圖可以很清楚地了解所用放射性核素的據(jù)它們的衰變圖可以很清楚地了解所用放射性核素的射線能量射線能量.如鈷如鈷-60在衰變過(guò)程中釋放兩種不同能量的在衰變過(guò)程中釋放兩種不同能量的射線射線,1.17和和1.33mev,因?yàn)樗鼈兊乃プ兏怕氏嗤驗(yàn)樗鼈兊乃プ兏怕氏?/p>

32、同,所以它們的平均能量為所以它們的平均能量為1.25 mev.對(duì)能對(duì)能譜比較復(fù)雜的放射性核素譜比較復(fù)雜的放射性核素,經(jīng)過(guò)對(duì)不同能量經(jīng)過(guò)對(duì)不同能量射線衰變概率的加權(quán)射線衰變概率的加權(quán)處理處理,就可以得到其平均能量就可以得到其平均能量.因此因此,放射治療中放射性核素的放射治療中放射性核素的射線質(zhì)射線質(zhì),一般用其核素名和輻射類一般用其核素名和輻射類型表示型表示,如鈷如鈷-60射線射線, 銫銫-137射線等射線等.電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理3.高能高能x射線射線 加速器產(chǎn)生的高能加速器產(chǎn)生的高能x射線射線,能譜是連續(xù)的能譜是連續(xù)的,最大能量可以認(rèn)為與加最大能量可以認(rèn)為與加速電子打靶前

33、的能量相同速電子打靶前的能量相同.高能高能x射線的射線質(zhì)原則上也可以用某射線的射線質(zhì)原則上也可以用某種材料的半價(jià)層值表示種材料的半價(jià)層值表示,但因?yàn)楦吣艿驗(yàn)楦吣躼射線的穿透力較強(qiáng)射線的穿透力較強(qiáng),線性衰線性衰減系數(shù)減系數(shù)值隨射線質(zhì)的變化比較小值隨射線質(zhì)的變化比較小,因此高能因此高能x射線的射線質(zhì)一般射線的射線質(zhì)一般用電子的標(biāo)稱加速電位表示用電子的標(biāo)稱加速電位表示,單位是兆伏單位是兆伏(mv). 從劑量學(xué)角度考慮從劑量學(xué)角度考慮,對(duì)高能對(duì)高能x射線質(zhì)的確定射線質(zhì)的確定,常用常用輻射質(zhì)指數(shù)輻射質(zhì)指數(shù)i來(lái)來(lái)表示表示.電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理輻射質(zhì)指數(shù)的定義方法有兩種輻射質(zhì)指數(shù)的定義方法有兩種:一是保持靶到探測(cè)器的距離不變一是保持靶到探測(cè)器的距離不變,以水模中以水模中20cm處和處和10 cm各處的組織體模比各處的組織體模比tpr的比值表示的比值表示;二是二是保持靶到模體表面的距離不變保持靶到模體表面的距離不變,以水模中以水模中20cm處和處和10cm處的百分處的百分深度劑量深度劑量pdd的比值表示的比值表示電離室測(cè)量吸收劑量原電離室測(cè)量吸收劑量原理理(二二)高能電子束射線質(zhì)的確定高能電子束射線質(zhì)的確定加速器產(chǎn)生的高能電子束加速器產(chǎn)生的高