電離室測量吸收劑量原理

電離室測量吸收劑量原理內(nèi)容概要:一、電離室的工作機制二、電離室的工作特性三、電離室測量吸收劑量的原理電離室測量吸收劑量原理一、電離室的工作機制電離室測量吸收劑量的基本過程是：通過測量電離輻射在與物質(zhì)相互作用過程中產(chǎn)生的次級粒子的電離電荷量，由計算得出吸收劑量。電離室測量吸收劑量原理（一）、電離室的基本原理兩個相互平行的電極之間充滿空氣，虛線所包括范圍，稱為電離室靈敏體積。當(dāng)電離輻射，如X或γ射線攝入這個靈敏體積內(nèi)，與其中的空氣介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生次級電子。這些電子在其運動軌跡上使空氣中的原子電離，產(chǎn)生一系列正負離子對。在靈敏體積的電場作用下，電子、正離子分別向兩級漂移，使相應(yīng)極板的感應(yīng)電荷量發(fā)生變化，形成電離電流。在電子平衡條件下測到的電離電荷，理論上應(yīng)為次級電子所產(chǎn)生的全部電離電荷。電離室測量吸收劑量原理根據(jù)以上原理可以制成自由空氣電離室主要由兩個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端，電極間充有空氣。構(gòu)成電離室的一個極板與電源高壓的正端或負端相連，另一極板與靜電計輸入端相連，稱為收集級。電離室測量吸收劑量原理電離室的靈敏體積是指通過收集級邊緣的電力線所包圍的兩個電極間的區(qū)域。在靈敏體積外的電極稱為保護環(huán)，其作用是使靈敏體積邊緣外的電場保持均勻，并同時使絕緣子的漏電流不經(jīng)過測量回路，減少對信號的影響。電離室測量吸收劑量原理自由空氣電離室一般為國家一級或二級劑量標準實驗室所配置，作為標準，在現(xiàn)場使用的電離室型劑量儀進行校準，并不適合于在現(xiàn)場如醫(yī)院使用。在實際應(yīng)用中，電離室的輸出信號電流在10

A數(shù)量級，為弱電流，必須經(jīng)過弱電流放大器（靜電計）對其進行放大，此類靜電計通常稱為劑量測量儀。如下圖所示，靜電計實際上就是一個負反饋運算放大器。以三種方式測量電離室的輸出信號：1、測量輸出電荷量2、測量輸出電流3、測量輸出回路中形成的電壓信號-10電離室測量吸收劑量原理（二）指形電離室指形電離室是根據(jù)自由空氣電離室原理，為便于常規(guī)使用而設(shè)計的。圖a表示的電離室設(shè)想有圓形空氣外殼，中心為充有空氣的氣腔。假定空氣外殼的半徑等于電離輻射在空氣中產(chǎn)生的次級電子的最大射程，滿足進去氣腔中電子數(shù)與離開的相等，電子平衡存在。此條件下的電離室可認為與自由空氣電離室具有等同功能。電離室測量吸收劑量原理（二）指形電離室如果將圖a的空氣外殼壓縮，則可形成圖b所表示的固態(tài)的空氣等效外殼，所謂空氣等效就是該種物質(zhì)的有效原子序數(shù)與空氣有效原子序數(shù)相等。由于固體空氣等效材料的密度遠大于自由空氣的密度，該種材料中達到電子平衡的厚度可遠小于自由空氣的厚度。電離室測量吸收劑量原理（二）指形電離室圖c就是根據(jù)上述思想設(shè)計而成的指形電離室的剖面圖,指形電離室的材料一般選用石墨，它的有效原子序數(shù)小于空氣(7.67)而接近于碳(6)，其表面涂有一層導(dǎo)電材料，形成一個電極，另一個收集電極位于中心。電離室測量吸收劑量原理如上所述，空氣氣腔中所產(chǎn)生的電離電荷，是由四周室壁中的次級電子所產(chǎn)生。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)生的次級電子數(shù)和能譜與空氣中產(chǎn)生的一樣。電離室測量吸收劑量原理通常用作室壁材料的石墨，酚醛樹脂和塑料，其有效原子序數(shù)略小于空氣的有效原子序數(shù)，這種室壁材料在空氣氣腔中產(chǎn)生的電離電荷也略少于自由空氣電離室。因此，選用有效原子序數(shù)略大的材料，制成中心收集電極，可部分補償室壁材料的不完全空氣等效。電離室測量吸收劑量原理二、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)使其表面垂直于射束中心軸，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。（一）電離室的方向性電離室測量吸收劑量原理（二）電離室的飽和特性電離輻射在空氣中產(chǎn)生的正負離子，在沒有外加電場的作用或電場強度不夠大時，會因為熱運動由密度大處向密度小處擴散，導(dǎo)致宏觀的帶電粒子流動，稱為離子、電子的擴散運動。同時，正離子與負離子在到達收集極前可能相遇復(fù)合成中性的原子或分子，這種復(fù)合會損失一部分由電離輻射產(chǎn)生的離子對數(shù)，從而影響電離效應(yīng)與電離室輸出信號之間的對應(yīng)關(guān)系。電離室測量吸收劑量原理當(dāng)電離室工作電壓較低時，正負離子的復(fù)合與擴散作用顯得比較突出.。如下圖所示：當(dāng)入射電離輻射的強度不變時，電離室的輸出信號電流I隨電壓V變化的關(guān)系，稱為“電離室的飽和特性”。圖中OA段，電離室的輸出信號逐漸增高，離子或電子的漂移速度加大，逐漸克服復(fù)合與擴散作用的影響，輸出信號電流也逐漸增加。電離室測量吸收劑量原理AB段內(nèi)，由于復(fù)合與擴散影響已基本消除，信號電流不再隨工作電壓改變而保持穩(wěn)定，此段稱為電離室的飽和區(qū)。電離室正常工作時，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，BC段電離室內(nèi)電場過強，因離子或電子運動速度加大，產(chǎn)生碰撞電離，離子數(shù)目變大，信號電流急劇上升，超出電離室正常工作狀態(tài)。電離逢室測牢量吸儉收劑輸量原朝理（三朋）電廈離室歌的桿扇效應(yīng)電離養(yǎng)室的衫靈敏橋度，銹也會來受到皆電離該室金屬甜桿和電纜在電專離輻否射場嗎中的頂被照儉范圍滾的影聲響。昂因為幟電離少室的塑金屬追桿和株絕緣局體及融電纜芒，在堤電離赤輻射遣場中釀會產(chǎn)姐生微弱湖的電祝離，疊圈加在般電離副室的榜信號迎電流厲中，再形成突電離蛋室桿罵的泄俗漏，袖這叫皆做桿效繁應(yīng)。實驗適表明述，對遍于X(γ)射線升，桿御效應(yīng)狡表現(xiàn)狀有明埋顯的能量掛依賴著性，能浸量越灘大，徹桿效團應(yīng)越素明顯啦。而潮對于窩電子駝束，客表現(xiàn)榮不甚亭明確直。另紙一特晴點是在，當(dāng)使電離達室受緞?wù)辗都Z圍較呀小時挺，桿疾效應(yīng)浴變化賀較大辨。當(dāng)緩受照勾長度登超過10教cm時，覺基本先不再柴變化摸。它影唉響射獵野輸沾出因炒子測燃量精胸度電離干室測沸量吸胸收劑珍量原汽理（四旁）電圈離室刺的復(fù)厚合效澤應(yīng)電離梅室即淡使工吳作在懸飽和拍區(qū)，款也存汪在正個負離欲子復(fù)蔬合效殺應(yīng)的胡影響辜。復(fù)合斯效應(yīng)卷的校巾正，井通常梳采用亞稱為“雙版電壓綁”的實劑驗方寺法。具體冒做法:對相血同的慮輻射索場，曉電離撇室分增別加面兩種遣不同忌的工搭作電六壓V1和V2，其階中V1為常展規(guī)工漆作電董壓，螺并且V1和V2的比乎值要紙大于段或等頃于3，得歐到不妻同工樓作電肌壓時顏的收磁集電洽荷數(shù)Q1和Q2，然賊后利讀用以呈下公顆式計奔算復(fù)逝合校稀正因堅子:式子凳中，a1為實陣驗擬枕合系爬數(shù)。莫不同執(zhí)類型嚷的電校離輻產(chǎn)射的ai值不感同。電離怒室測蔬量吸它收劑惠量原面理復(fù)合尸效應(yīng)私依賴旋于電筆離室在的幾何某尺寸，工作遭電壓的選腫擇和正負俱離子聽對產(chǎn)旺生的俘速率。對醫(yī)忠用加席速器經(jīng)的脈沖蠟式輻睜射，特竟別是池脈沖任掃描蛋式輻過射，矮復(fù)合任效應(yīng)旱的校謙正尤墾為重協(xié)要；但對狀于放辭射性督核素填產(chǎn)生旨的γ射線(如鈷-6布0)，復(fù)保合效閉應(yīng)非敢常小替。電離氧室測丸量吸帥收劑圓量原儉理（五撇）電隸離室勉的極滔化效輛應(yīng)對給蠢定的危電離辱輻射鞏，電駁離室汽收集睜的電渴離電洋荷會讓因收弊集極菜工作撥電壓默極性卻的改牢變而噸變化主，這尼種變依化現(xiàn)把象稱釣為極化弊現(xiàn)象伴。改變就電離突室工判作電墊壓的導(dǎo)極性非會影龍響它漲的收額集效撒率。非密蒙閉型充電離孔室，膠空腔佩中的做空氣計質(zhì)量今隨環(huán)境掙溫度和氣壓變化大而改墨變，銅即氣好壓或奮溫度陳變化王時，版空氣薪質(zhì)量存都會學(xué)改變啦，就癢會直霸接影壩響電炎離室傾測量宜的靈動敏度滋，現(xiàn)撒場使槽用時蹄必須園給予熱校正桃。校糾正系銹數(shù)與擴溫度覺和氣裕壓的眉關(guān)系希為：Kp假t=（27辮3.刊2+鄉(xiāng)豐t）/（27交3.臣2+漏T）*仇（10碰13援/p）式中T為電綱離室規(guī)在國陵家實肅驗室樂校準霉時的瓜溫度制，一雨般為20唉℃或22泄℃；t為現(xiàn)娘場測浙量時停的溫捎度；p為現(xiàn)馬場測嘩量時披的氣枯壓。（六嚴）環(huán)冰境因妄素對城工作右特性丑的影贏響電離扒室測顯量吸吊收劑秘量原紐奉理三、爬電離殼室測秋量吸漁收劑鎮(zhèn)量的倒原理由電膏離室增工作析原理區(qū)可以視看到免它的開作用情是測狂量電狀離輻冤射在糾空氣斧中或集在空柏氣等捆效壁領(lǐng)中產(chǎn)池生的壤次級待粒子樹電離少電荷潮。而塊在空落氣中礎(chǔ)每產(chǎn)緣瑞生一擦對正柿負?？蛔铀煜霓q的電宵子動卵能，墊對所刪有的優(yōu)電子袋來說突，基斬本是廚一個窩常數(shù)滋，即艙平均椅電離循能為W/潮e=佳33印.9制7J面/C。用弱電離沉室測鍋量吸葡收劑仔量可偵分為瞇兩步融：首乒先測糊量由寨電離闊輻射騰產(chǎn)生刮的電渾離電魄荷，偶然后僻利用巧空氣芬的平餐均電奮離能套計算嬌并轉(zhuǎn)喝換成白電離裂輻射膀所沉湯積的癢能量巨，即絹吸收愉劑量潤。由偵于電關(guān)離室辟本性歲特性寬的限交制，近采用廢這種漆方法盲測量聞吸收川計量箱時對隨不同梅能量全的電目離輻科射，承所依蝦據(jù)的宰基礎(chǔ)取和計檢算方針法不衡同。電離閱室測宋量吸顯收劑德量原傻理（一經(jīng)）中瞧低能X（γ）射棄線吸料收劑像量的俯測量根據(jù)桑照射美量的肺定義磁，如柏果用宗于測務(wù)量的毛指形喂電離削室符賠合條椒件①四室壁墳由空蹈氣等壺材料押制成綠；②阻室壁踢厚度過（或才加平踏衡帽鈴后）曲可達澡到電監(jiān)子平裕衡；檢③氣探腔體士積可姿精確大測定新，則仙可以裳用來藝直接墾測量釋照射村量，殖再轉(zhuǎn)桂換為針吸收循劑量籃。A為上忘面提趨到的覺傳輸團系數(shù)攀，數(shù)耐值上蜘應(yīng)等織于相曲同位米置的勵空氣嗓中某忠點的罵能量膛注量撞與相懶同位熄置以忍某種移介質(zhì)(如水)置換任空氣玩后的燒能量巡壽注量販。電離往室測桿量吸擦收劑城量原套理對中勤低能X(γ)射線徑來說出，電置子平俘衡能層夠建贈立，辣介質(zhì)乓中的吸收闊劑量吩可用蠶相同勁位置桂處的瓶照射阻量進下行轉(zhuǎn)弊換。謝需要巷注意妄的是這種仍測量豎的前欲提條稈件緞：電鄉(xiāng)豐離室辨壁材渠料不胞僅要空氣龍等效，良而且壁厚晶要滿垂足電子鼠平衡億條件。電離工室測見量吸易收劑綱量原清理（二館）高簡能電羨離輻避射吸極收劑椒量的日測量上述園用電猴離室宗測量鄭照射我量，炊再轉(zhuǎn)虜換為醉吸收倉劑量鎖的方贈法，拆前提菌條件危是必方須建場立電叛子平蛇衡，蠶這冬只對擇能量掉不高懷于2M盈V的X(γ)線適統(tǒng)用。囑另外凳照射陰量的穴定義稅僅適嚴用于X(γ)光子桿輻射集，不穗能用摧于其拿它類察型的什電離罵輻射嶺，如駝電子泰、中噸子等譽。布拉秤格—格雷稈空腔理論粗可以懇用來憲直接寺從測域量結(jié)薯果計納算吸之收劑勾量。鵝布拉盤格—格雷赴空腔財理論岔認為租，電術(shù)離輻堆射在繞介質(zhì)槐中的曾沉積桂能量冰即介魂質(zhì)吸厚收劑弟量，戀可通昨過測瓜量其翻置放似在介蝕質(zhì)中換的小使氣腔獅內(nèi)的吉電離期電荷茶轉(zhuǎn)換耳。電離廈室測掛量吸孕收劑戀量原命理假設(shè)羊在一愚均勻齡介質(zhì)龜中有醫(yī)一充邁有空已氣的葉氣腔水，電貴離輻饞射如X(γ)射線殺入射遣，它段在介圖質(zhì)中尺產(chǎn)生奧的次侄級電暈子穿陜過氣宮腔時宇會在順其中信產(chǎn)生進電離奇。這垃種電熱離可遍以是X(γ)射線層在氣乒腔空飾氣中廈產(chǎn)生鑒的次解級電鋤子所點致，萬也可簡以是供在電跟離室混空氣遞等效勺壁材虜料中盟產(chǎn)生寨的電腰子所沸致。械假定撥氣腔緩的直抱徑遠霞遠小渠于次飯級電陜子的飲最大美射，毛則以輸下三譜個假威定成破立：①X假(γ)射線教光子岡在空希腔中滴所產(chǎn)盤生的抗次級車電子姿的電符離，苦即氣姿體作干用可余以忽屑略；②氣腔周的引飼入并詳不影壩響次謹級電范子的體注量桑及能盤譜分胞布；③氣腔都周圍控的臨趁近介安質(zhì)中妨，X(γ)射線碧的輻捏射場兼是均院勻的扶。電離度室測哥量吸筍收劑載量原繪理也就精是說羨氣腔光的引路入并齒不改仍變次棒級電腹子的獨分布蓬，則蒜介質(zhì)譯所吸恨收的愉電離紛輻射貓的能打量Em與氣窮腔中晨所產(chǎn)絲式生的訪電離槽量Ja應(yīng)有勿如下薯關(guān)系裹：式中w/杰e為電顧子的算平均溝電離晃能，(s紗/p阻)m糖/(爭s/崖p)飼a為介騎質(zhì)與姓空氣粗的平暖均質(zhì)雞量阻展止本蝴領(lǐng)率突之比滲。此式田即是創(chuàng)布拉飄格—格雷攪關(guān)系問式用布解拉格—格雷煎理論剃測量妖吸收蓄劑量項時不窮需要的電子財平衡磁條件婚。電離全室測淋量吸傘收劑篩量原承理綜合漂低能滾和高定能電忙離輻章射的住測量識原理它，需麻注意肉以下巡壽幾點:1、中低研能X(γ)射線厲吸收量劑量終的測窩量，秀首先扎測量漿的可下以是欄照射葬量，尤但電西離室達材料拴不僅羨要空仿氣等票效，緩而且勉壁厚戒要滿脆足電冠子平趁衡條冒件。2、用布遣拉格—格雷恥理論躬測量誕吸收灑劑量詢時，瞎就不紹需要演電子濕平衡稱條件棄，因詳為根臺據(jù)空黃腔電拔離理豆論，犯氣腔羽中產(chǎn)議生的升電離康電荷睜量只概和介恰質(zhì)中筆的實順際吸聽收的膜能量患有關(guān)氣。對攻中低旁能X(γ)射線消時，姜只要勵電離哨室壁漢材料西和空辮氣等礙效，歲對空憂腔的搏大小勝沒有頁特別悄的限悔制。舅如在濕空氣制中測射量低酬水平移輻射秤，電租離室風(fēng)體積狀往往肢比較肺大。3、用空踏腔理柄論測凳量高沸能電突離輻寨射的毫吸收靈劑量音時，旁空腔疲應(yīng)足腎夠小姻，一蜘般要屈小于劫次級志電子賤的最判大射逝程，沿但也酸不能不過分兆小，免以致記造成竄由電那離產(chǎn)燒生的臨電子襲大量遠跑出敲氣腔洗，而懸使布應(yīng)喇格-格雷谷關(guān)系珍式失社效。小結(jié)旬：電離質(zhì)室測褲量吸雨收劑光量原埋理四、次電離遙輻射貌質(zhì)的扮確定電離擇輻射啦質(zhì)即莊輻射反能量.對某巡壽些類揮型的拿輻射,如各志類治速療機揉所產(chǎn)尺生的X射線,由于含是軔使致輻鄉(xiāng)豐射和噴為了扇適應(yīng)喚臨床齒治療滿需要棕給予承均整胖改造蒸后,能譜狐甚為竟復(fù)雜,規(guī)定蜓和測加量其暖能量幫較為艦困難.實際貞上放亮射治艘療臨菜床對味輻射虧能量啄的關(guān)械心,主要玩集中撐在電古離穿紡?fù)肝锸谫|(zhì)的羨能力楚上.因此,電離掘輻射婚質(zhì)定般義為奪電離灶輻射申穿射結(jié)物質(zhì)帶的本階領(lǐng)電離徹室測懶量吸慢收劑賴量原裂理(一)哲X(γ)射線漸質(zhì)的剪確定1.中低臉能X射線停質(zhì),一般蛾用半票價層(H他VL浮)來表憤示.電離租室測改量吸叫收劑綁量原撈理（二項）電的離室鼻的工冠作特像性HV許L可以址通過X射線孫束貫賤穿某測種介潤質(zhì)時障的減迅弱程鴨度來房誠定義懂和確挖定．N＝N0ｅ-μι式中N為達叢到探數(shù)測器帽的光敲子數(shù)附，N0為入所射光馬子數(shù)決，μ為線述性衰驚減系評數(shù)，ι為吸壓收體五的厚窮度μ*HV捧L＝0.毒69柱3電離襲室測孩量吸逝收劑授量原記理2、放臭射性繩核素端產(chǎn)生錦的γ射線與X射線火不同,每種鏈放射銜性核切素放祥出γ射線薄的衰拳變過含程是樓特定謹?shù)?根據(jù)船它們戀的衰索變圖曬可以跑很清撓楚地閘了解街所用妥放射料性核售素的γ射線得能量.如鈷-6執(zhí)0在衰攝變過促程中臉釋放蔑兩種偉不同鬧能量屬的γ射線,1侍.1零7和1.糠33評Me含V,因為勤它們那的衰平變概晉率相哲同,所以克它們罪的平每均能奏量為1.燥25捧M宏eV鐘.對能軋譜比繞較復(fù)清雜的竿放射更性核蔬素,經(jīng)過咸對不前同能分量γ射線丸衰變著概率返的加態(tài)權(quán)處協(xié)理,就可甚以得駐到其量平均遇能量.因此,放射祝治療筍中放錫射性恭核素翠的γ射線景質(zhì),一般筒用其例核素肆名和連輻射題類型酒表示,如鈷-6勞0γ射線,銫-1諒37γ射線想等.電離夫室測休量吸觸收劑角量原拒理3.高能X射線加速戰(zhàn)器產(chǎn)蹈生的正高能X射線,能譜灶是連吳續(xù)的,最大受能量抓可以員認為亞與加旋速電意子打哨靶前懂的能膛量相贈同.高能X射線春的射青線質(zhì)言原則孤上也種可以爬用某毅種材準料的早半價撤層值箱表示,但因死為高每能X射線醉的穿鍵透力垃較強,線性缸衰減擺系數(shù)μ值隨久射線困質(zhì)的葵變化則比較愁小,因此累高能X射線譽的射蘋線質(zhì)許一般敲用電閃子的質(zhì)標稱趁加速賤電位儲表示,單位李是兆芳伏(M維V)復(fù).從劑雄量學(xué)財角度慶考慮,對高煉能X射線做質(zhì)的污確定,常用輻射慘質(zhì)指喪數(shù)I來表腹示.電離按室測壇量吸蘆收劑扣量原劣理輻射康質(zhì)指膏數(shù)的雪定義蔥方法怒有兩疑種:一是鬧保持繡靶到棵探測雨器的梅距離蜂不變,以水羞模中20諒cm處和10印c踐m各處雪的組矛織體蜻模比TP抹R的比湖值表得示;二是謝保持罵靶到遵模體盈表面暴的距菠離不示變,以水血模中20息cm處和10僑cm處的紙百分玩深度里劑量PD文D的比泥值表舉示電離嘩室測術(shù)量吸室收劑壘量原篇理(二)高能練電子澡束射咽線質(zhì)絕的確御定加速星器產(chǎn)澇生的翅高能調(diào)電子供束,在電裹子引貝出窗妖以前,能譜慨相對玩較窄,基本陜可認保為是勒單能.電子懷束引路出后,經(jīng)過劍散射粗箔,監(jiān)測疑電離瓣室,空氣握等介哥質(zhì),并經(jīng)參準直冶器限賤束到五模體(或患稈者)表面沖和進樓入模蘭體后,能譜藥逐漸贊變寬.因此,電子雁束能媽量在出不同片位置貢數(shù)值噴差別主很大.從臨瘡床使東用和先水中挪吸收退劑量朱測量躬考慮,對高件能電恨子束,首先字要關(guān)蜜心模容體表眉面和候水中愛特定粥深度壤處的淡能量敗的定缺義和饒表示知法.電離參室測偽量吸悲收劑車量原