电离室测量吸收剂量原理36页PPT文档
吸收剂量的测量
湖 北 省 肿 瘤 医 院放疗科
示值非线性
仪表在不同量程范围内示值偏离线性的百分偏差。
电离室置于恒定辐射场内合适的剂量率点上，在被检量程内 选点5个以上，记录从0累积到不同示值的时间，以量程示值的中 点测量的时间归一，计算各点示值偏离线性的百分偏差：
HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
参考源的意义 亦称监督源或检验源，用于对剂量仪的检验和校准。 同位素 锶-90（90Sr），半衰期=28.1年，释放β射线（最高能 量0.54MeV）。
应用
一般以120s为测量基准归一； 测量值应使用10%以上量程
参考源原则上只能在检定周期（一年）内应用
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应用电离室剂量仪的注意事项
上式中，f为光子在电离室气腔内发生作用的份额， μab/ρ为光子质能吸收系数，k为电离室扰动修正，脚标 med, wall, air 和a,b分别代表电离室外介质、壁材料、腔内 空气和气腔内径、平衡帽外径。
规 程 演 变 （AAPM）
1983年，美國物理与医学学会(AAPM)出版物TG21号 议定书； 1999年，AAPM颁布了新的议定书TG51. 将照射量转换系数Nx 气转换为气腔校正系数（Cavity Gas Calibration Factor) Ngas来修正电离室，即：
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HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
人体模型（组织替代材料）
定 义：对射线的散射和吸收的特性与人体组织相同的材料
即为组织替代材料。
材料的选择
总线性（或总质量）衰减系数与被替代的组织相同； 质量密度（物理密度）近似相等；
电离室测量吸收剂量原理
测量步骤
01
02
03
校准
在已知剂量率下对电离室 进行校准，确定其响应与 剂量率之间的关系。
测量
将电离室放置在待测位置， 记录其输出的电离电流。
计算
根据电离电流和校准数据， 计算出待测位置的吸收剂 量。
测量误差来源
吸收剂量和电离室的关系
吸收剂量
吸收剂量是描述电离辐射能量在物质中沉积的量，通常以戈瑞（Gy）为单位。
电离室与吸收剂量的关系
电离室通过测量电离辐射在其中的电离效应，可以间接测量吸收剂量。电离室内部充有惰性气体，当电离辐射进 入电离室时，会在气体中产生电子和离子对，这些电子和离子在电场作用下产生电流，通过测量这个电流即可推 算出吸收剂量。
提高测量精度和稳定性
优化电离室结构设计
通过改进电离室内部结构，减少测量过程中的误差，提高测量精 度。
引入先进技术
运用新型材料、传感器和信号处理技术，提高电离室的响应速度和 稳定性。
建立标准与校准
制定更严格的电离室标准，建立完善的校准体系，确保测量结果的 准确性和可靠性。
开发新型电 用的剂量，确保治疗剂量准确可靠， 避免对正常组织造成不必要的损伤。
电离室可用于测量放射治疗计划中剂 量分布情况，评估治疗效果和优化治 疗方案。
剂量验证与校准
电离室可用于测量放射治疗设备的输 出剂量，进行剂量验证和校准，确保 设备性能稳定可靠。
在放射诊断中的应用
放射成像质量评估
环境监测
扩大电离室在核设施周围环境监测、核应急响应等领域的应用。
核医学成像
开发适用于核医学成像的电离室，提高图像质量和诊断准确性。
辐射剂量的测定系统的原理性介绍
辐射剂量的测定系统的原理性介绍剂量测定是医学物理学科中最基础且重要的内容之一。
一、电离室剂量测定系统放射治疗成功的关键是保证放射设备输出到病人靶体积内的剂量准确。
在临床实践中，精确测量剂量是放疗标准化的重要环节。
其中，用的最多最广泛的工具是电离室(ion chamber)。
就如青龙偃月刀之于关云长，电离室是物理师们手中最重要的兵器，它可以用来做commissioning、校准辐射束、做病人治疗计划QA 等。
Courtesy of Elekta各种国际实用规范已详细描述了电离室的使用（例如AAPM51号报告、国际原子能机构398号报告）。
里面一些细节可能略有不同，但基本概念是相通的：通过将电离室测量的读数(M, measurement)乘以该电离室校准因子（ND,W）和其他修正因子，以得到吸收剂量(Dw, dose to water)。
以最精简的公式来表达这个概念，为：可是有这么简单吗？没有……我们先来看电离室的结构。
电离室主要由外部导电室壁和中心测量电极组成，室壁内是充满自由空气的空腔。
室壁和测量电极之间由高绝缘材料及防护电极分隔开，用于减小在施加极化电压时的漏电流。
一般来说，电离室内气腔的长度不超过25 mm，气腔的内直径不超过7 mm。
用作室壁的材料一般是低原子序数Z（即组织或空气等效）材料，室壁的厚度低于0.1g/ cm2。
测量电极一般用铝或石墨作为材料。
Farmer 型指形电离室的设计原理见下图：No.2平行板电离室(parallel-plate chamber)适用于测定：低能X射线(superficial)能量低于10MeV的电子线光子建成区内的吸收剂量及表面剂量Advanced Markus平行板电离室 Courtesy of PTW平行板电离室由两个平板室壁组成，其中一个作为入射窗，形成极化电极，另一个作为后壁，形成电荷信号的测量电极。
平行板电离室周围还设计有宽度超过3 mm的保护环(guard ring，防护电极)，这就保证了没有电子可以通过室壁对测量信号产生影响。
利用电离室进行射线剂量测量的实用指南
利用电离室进行射线剂量测量的实用指南介绍：射线剂量测量是放射监测和辐射防护的重要内容之一。
电离室是一种常用的射线剂量测量仪器，具有较高的准确性和可靠性。
本文将为大家介绍如何正确使用电离室进行射线剂量测量。
一、电离室的原理和结构电离室是一种利用气体中的电离现象进行射线剂量测量的仪器。
它通常由一个辐射探头和一个电子学系统组成。
辐射探头是电离室的核心部分，通常由一个电离室腔体和一个集电极构成。
电离室的电子学系统可以测量和记录电离室中产生的电离电流。
二、准备工作在使用电离室进行射线剂量测量之前，需要进行一些准备工作。
首先，需要查看电离室的证书，确保其在校准期内。
其次，检查电离室是否完好无损，电离室腔体是否完整。
还需要检查电离室的电源和电子学系统是否正常工作。
最后，确认所需测量的射线种类和能量范围，以选择合适的电离室。
三、测量步骤1. 您可以将电离室腔体暴露于待测射线源附近，然后等待一段时间，让电离室与射线源达到平衡。
2. 接下来，您需要打开电离室的电源，并将电子学系统调整到合适的工作状态。
根据电子学系统的说明书，设置放大倍数、时间间隔和显示方式等参数。
3. 开始测量前，您需要对电离室进行校零操作。
校零操作是将电离室中的电离电流调整到零的过程，以消除背景噪声。
校零操作通常需要在测量开始前进行，也可以在测量过程中进行校零操作，以消除长时间测量带来的漂移误差。
4. 一切准备就绪后，您可以开始测量了。
将电离室与待测射线源的距离保持一定的稳定，避免位置变化带来的测量误差。
根据电子学系统的要求，选择合适的测量时间间隔，并记录下测量结果。
5. 测量完成后，及时关闭电离室的电源，并将电子学系统调整到关闭状态。
将测量结果记录下来，以备后续分析和评估。
四、注意事项1. 在进行射线剂量测量时，应注意避免身体直接暴露于射线源中，以避免辐射伤害。
2. 在进行室外测量时，应避免太阳直射或雨水侵入电离室腔体，以防止测量结果的误差。
3. 在使用电离室进行测量时，应注意避免电离室与其他电磁辐射源的干扰，以确保测量结果的准确性。
电离辐射剂量学基础课件——第二章 剂量学基本概念
)a
( e W
)a
[h
( en
e
)
a
]
( W
)a
三．X和 X值得说明的问题
•含义: 自由空间或不同于空气的材料内某一点的照射量
或照射量率的概念 •可以用空气碰撞比释功能Kc,a来取代照射量
原因：a. 由电离电荷量到能量的换算（乘以(w/e)a 因子）很不方便
b. Exposure的含义容易混 •对于点源：
(5) tr Ee EA Ee' hv hvk hv"
注：E1是由反冲电子Ee的轫致辐射释放的带电粒子，不能作为 独立事件产物再加到εtr中去。
(2)PP
tr E E hv 2mc2 hv Q
电子对生成过程中反应能为Q=-2mc2，mc2为正负电 子的静止质量能。
3.εtr通用表示方法
(1)定义
1 E
(2)通用表达式
E1 Ein Eout Q
16O(n,αγ)13C Q=-2.215MeV
Ee’
En
δ
α
e+
hυ
13C e-
hυB
一次能量沉积事件的授与能示意图
1 En Ee' hvB 2.215Mev 1.022Mev
3.总授与能ε
Ei Ein Eout Q
研究不带电粒子在介质中的能量转移，有必要对二个阶段 （过程）分别考虑
比释动能是描述不带电粒子在物质中转移能量的第一阶段的 一个物理量
二、Energy transferred （转移能）εtr
1.定义 在指定体积V内由不带电粒子释放出来的所有带电的电离 离子初始动能之和，用εtr表示，单位是J。
2.典型过程的转移能分析
放射物理学ppt课件
间接致电离辐射在放射治疗中主要指X（γ）辐 射，X（γ）光子进入介质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ经与介质相互作用 损失能量，分为两步。 如图（a）入射光子将其部分或全部能量转移给 介质而释放出次级电子； 其次如图（b）获得光子转移能量的大部分次级 电子再与介质原子中的电子作用，以使原子电离 或激发的形式损失其能量，即被介质所吸收；而 少数次级电子与介质原子的原子核作用，发生轫 致辐射产生X射线。
热释光材料的剂量响应与其受辐照和加热历史 有关，在使用前必须退火。如LiF在照射前要经 过1小时400℃高温和24小时80℃低温退火。它 的剂量响应，一般在10Gy以前呈线性变化，大 于10Gy则出现超线性现象。其灵敏度基本不依 赖于X(γ)射线光子的能量，但对于低于10MeV的 电子束，灵敏度下降5％～10％。热释光材料的 剂量响应依赖于许多条件，因此校准要在相同条 件，如同一读出器，近似相同的辐射质和剂量水 平下进行，经过严格校准和对热释光材料的精心 筛选，测量精度可达到95％～97％。
吸收剂量（Absorbed dose） 吸收剂量 Dd E dm 即电离辐射给予质量为dm的介质的平均授 予能。 单位为J/kg，专用名为戈瑞Gray（Gy）。 1 Gy=1 J/kg 1Gy=100cGy 拉德（rad）, 1Gy=100 rad
比释动能（kinetic energy released per unit mass,Kerma） 比释动能 K dE tr dm 即不带电粒子在质量为dm的介质中释放的 全部带电粒子的初始动能之和。 K的单位为J/kg，专用名戈瑞（Gy）。
同体积的半导体探测器，要比空气电离室 的灵敏度高18000倍左右。这样的半导体 探头可以做得 非常小(0.3—0.7mm3)，除 常规用于测量剂量梯 度比较大的区域， 如剂量建成区、半影区的剂量分布和用于 小野剂量分布的测量外，近十年来，半导 体探测器越来越被广泛用于患者治疗过程 中的剂量监测
电离辐射吸收剂量的测量 ppt课件
照射量
W KX e
Da X .
W e
电子平衡
吸收 剂量
次级电子的 韧致辐射可 以忽略
D＝K
ppt课件
比释 动能
21
小结： 基本概念 照射量、吸收剂量、比释动能 （定义、单位） 电子平衡及其成立的条件 照射量、吸收剂量、比释动能的关联和区别
ppt课件
22
§2 电离室测量吸收剂量的原理
ppt课件 12
（二）电子平衡 电子平衡或广义的带电粒子平衡是利用比释动 能计算吸收剂量必须附加的最重要条件之一。 “电子平衡”： 在O点处，所 有离开小体积 Δ V的次级电子 带走的能量， 恰好等于进入 小体积Δ V的次 级电子带入的 能量。
ppt课件 13
（三）照射量和比释动能 在电子平衡条件下，并且由次级电子产生的轫致 辐射可以忽略时，两者的关系为 ：
E 为同一位置粒子
4 ppt课件
非单能 0
E EdE
注量的能谱分布
三、照射量（exposure） X（γ）辐射在质量为dm的空气中释放的全部次级 电子（正负电子）完全被空气阻止时，在空气中 形成的同一种符号的离子总电荷的绝对值（不包 括因吸收次级电子发射的轫致辐射而产生的电离） dQ与dm的比值，即
ppt课件 28
（二）指形电离室（thimble chamber）
图（c）：指形 电离室的剖面图。 壁材料一般选石 墨，内表面涂有 导电材料，形成 一个电极。中心 收集极由原子序 数较低的材料制 成。室壁与空气 外壳等效。
ppt课件 29
（二）指形电离室（thimble chamber）
Farmer型电离室
ppt课件
31
ppt课件
吸收剂量的测量课件
研发新型探测器
01
通过研发新型的、高灵敏度的探测器，提高对微弱信号的捕捉
能力，从而提高测量精度。
优化数据处理算法
02
通过改进和优化数据处理算法，减少误差和不确定性，提高测
量精度。
加强培训与操作规范
03
对测量人员进行专业培训，确保他们按照规范进行操作，减少人为误Βιβλιοθήκη 。THANKS感谢观看
吸收剂量的测量课件
目录
• 吸收剂量的基本概念 • 吸收剂量的测量方法 • 吸收剂量的影响因素 • 吸收剂量的应用 • 吸收剂量测量的未来发展
01
吸收剂量的基本概念
吸收剂量的定义
吸收剂量：表示单位质量物质所吸收 的电离辐射能量，是描述电离辐射与 物质相互作用的重要参数。
吸收剂量是描述电离辐射在物质中沉 积能量的物理量，其大小取决于电离 辐射的种类、能量、物质的性质以及 吸收剂的厚度和密度等因素。
吸收剂量的物理意义
吸收剂量可以用来评估电离辐射 对人体的潜在危害和损伤程度。
在放射治疗、放射诊断、辐射防 护等领域，吸收剂量被广泛用于 描述辐射对生物组织的损伤效应
和剂量估算。
了解吸收剂量的物理意义对于评 估辐射风险、制定安全标准和指
导辐射实践具有重要意义。
02
吸收剂量的测量方法
电离室法
总结词
在核安全领域的应用
核设施安全
吸收剂量的测量是核设施安全运行的重要参数之 一，有助于评估核设施的辐射水平和安全性。
核能发电厂
在核能发电厂中，吸收剂量的测量有助于确保核 反应堆的安全运行和发电效率。
核武器安全
在核武器研制和生产过程中，吸收剂量的测量有 助于确保核武器的安全性和可靠性。
第3章电离辐射吸收剂量的测量
第3章电离辐射吸收剂量的测量第三章电离辐射吸收剂量的测量作为放疗物理师，吸收剂量的测量是个基本功，掌握本章节的内容，不仅对于考试，对于以后在工作中的实践，也是很有帮助的。
对于本章内容，需要掌握和区分照射量、比释动能、吸收剂量的概念和他们之间的联系；掌握电离室测量吸收剂量的原理；掌握吸收剂量校准的方法；记忆电离室的工作特性；了解几种吸收剂量的其他测量方法。
第一节剂量学中的辐射量及其单位主要是几个概念：1、粒子注量；2、能量注量；3、照射量；4、吸收剂量；5、比释动能；6、当量剂量；7、电子平衡另外就需要掌握照射量、吸收剂量和比释动能的关联和区别。
第二节电离室测量吸收剂量原理1、电离室测量吸收剂量的基本过程是通过测量电离辐射在与物质相互作用过程中产生的次级粒子的电离电荷量，由计算得出吸收剂量。
其实际上，电离室测量的是照射量，吸收剂量是通过计算得出的。
2、电离室测量吸收剂量原理3、指形电离室：指形电离室是依据自由空气电离室的原理，为便于常规使用而设计的。
假定空气外壳的半径等于电离辐射在空气中产生的次级电子的最大射程，满足进入气腔中的电子数与离开的相等，电子平衡存在。
空气等效是指该种物质的有效原子序数与空气有效原子序数相等。
4、电离室的工作特性：1）方向性：由于电离室本身固有的角度依赖性，电离室的灵敏度会受到电离辐射的入射方向的影响。
平行板电离室应使用其前表面垂直于射线束的中心轴，指形电离室应使其主轴线与射线束中心轴的入射方向相垂直。
2）饱和性：当入射电离辐射强度不变时，电离室的输出信号随其工作电压的变化关系(见图3-12)；3）杆效应：电离室的灵敏度也会受到电离室金属杆和电缆在电离辐射场中的被照范围i的影响。
电离室的金属杆和绝缘体及电缆在辐射场中会产生微弱的电离，叠加在电离室的信号电流中形成电离室杆的漏射，称为杆效应。
对于X（r）射线，能量越大，杆效应越明显。
而对于电子束，表现不甚明显。
当电离室受照范围较小时，杆效应变化较大。
第七章 电离辐射吸收剂量的测量
•如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁 中的次级电子所产生。 •为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，它 的室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级
电子数和能谱与空气中产生的一样。
南方医科大学医疗仪器研究所
•通常用作室壁材料的石墨，酚醛树脂和塑料，其有效原子
序数略小于空气的有效原子序数，这种室壁材料在空气气腔
南方医科大学医疗仪器研究所
根据以上原理可以制成自由空气电离室
主要由两个相互平行的平
板型电极构成，极间相互 绝缘并分别连接到电源高 压的正负端，电极间充有 空气。构成电离室的一个
极板与电源高压的正端或
负端相连，另一极板与静 电计输入端相连，称为收 集极。 南方医科大学医疗仪器研究所
电离室的灵敏体积是指通
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当电离室工作电压较低时，正负离子的复合与扩散作用显 得较为突出。如下图所示：当入射电离辐射的强度不变时， 电离室的输出信号电流 I 随工作电压 V 变化的关系，称为 “电离室的饱和特性”。图中 OA 段，电离室工作电压逐 渐增高，离子或电子的飘移速度加大，逐渐克服复合与扩 散作用的影响，输出信号电流也逐渐增加。
电离室具有等同功能。 南方医科大学医疗仪器研究所
南方医科大学医疗仪器研究所
(二)指形电离室
如果将图a的空气外壳压缩，
则可形成图 b 所表示的固态的 空气等效外壳。所谓空气等效 就是该种物质的有效原子序数 与空气有效原子序数相等。 由于固体空气等效材料的 密度远大于自由空气的密度，
该种材料中达到电子平衡的厚
(二)指形电离室
指形电离室是根据自由空气电 离室的原理，为便于常规使用而设 计的。图 a 表示的电离室设想有圆 形空气外壳，中心为充有空气的气
吸收剂量的测量资料
3.89×10-3 3.34 3.34 ～3.40 3.76～3.89 3.16 3.00～3.21
7.78 7.42 5.69 6.48 6.16 5.42
MIXD
M3
0.99
1.05
3.37
3.51
7.05
7.35
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HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
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Q 1 X V A
式中：Q – 气腔中释放的电离电荷，
ρ - 气腔中的空气密度， V – 气腔体积 A – 传输系数，表示能量通过室壁的份额，其值略小于1。
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介质、设备和技术要求
电离室的校准
标准和规范
Cλ和CE方法 IAEA 277号报告及其修定 GB
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吸收剂量测量的原理
HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
二者概念完全不同
照射量表达的是电离辐射对空气电离的本领； 吸收剂量表达的是电离辐射在物质中沉积的能量的 多少。
参考源的意义 亦称监督源或检验源，用于对剂量仪的检验和校准。 同位素 锶-90（90Sr），半衰期=28.1年，释放β射线（最高能 量0.54MeV）。
应用
一般以120s为测量基准归一； 测量值应使用10%以上量程
参考源原则上只能在检定周期（一年）内应用
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应用电离室剂量仪的注意事项
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肿瘤放射物理学-物理师资料-32 电离室测量吸收剂量的原理
OA段： 逐渐克服复合与扩散的影 响，电流↑。 AB段： 复合与扩散消除，电流基 本保持恒定。 BC段： 产生碰撞电离，电流↑。
（三）电离室的杆效应
电离室的金属杆和绝缘体及电缆，在辐射场中，会产生微弱 的电离，叠加在电离室的信号电流中，影响电离室的灵敏度，这 一效应称为杆效应。电离室的杆效应一般较小（<1%），但也有 的电离室会高达10％，在实际应用中应尽量避免并给予校正。
（六）温度气压效应
对非密闭电离室，电离室空腔中的空气密度随环境的温度和气压 而变化。 对温度和气压的校正公式为：
K pt
273.2 t 273.2 T
1013 p
此处，t和p分别为测量现场的温度和气压，t的量纲为 0C，p的量纲 为 mbar(毫巴)，T为国家标准实验室校准该电离室时(包括静电计) 的温度，一般都转换为20 0C。
（四）电离室的复合效应
电离室工作在饱和区中也还是存在复合效应，可采取“双电 压法”作校正。电离室分别在两个电压V1和V2下，收集的电荷分 别为Q1和Q2。V1为正常工作电压，V1和V2的比值要大于3。利 用二次多项式计算复合校正因子PS。
Ps a0 a1(Q1 / Q2 ) a2 (Q1 / Q2 )2
上通过，从而产生噪声，即绝缘子的漏电流。
电离室的形状、大小、室壁材料以及所充气体成分、压 强等都要根据入射粒子的性质、测量要求来确定。 例如，
测量α粒子能量时，要求电离室的容积和气压能使α粒 子的能量全部损失在灵敏区内；
测量γ射线强度时，宜采用高原子序数材料．以增加γ 射线的光电截面。
（二）指形电离室（thimble chamber）
二、电离室的工作特性
实际使用时，必须了解电离室本身所具有的特性，注意掌握正 确的使用方法和给予必要的修正。 （一）电离室的方向性
电离辐射剂量学基础课件——第七章 内辐射剂量学
Ⅰ、滞留量和积分活度的计算
一、非循环库室模型的计算
在非循环库室链中，放射性核数在任一库室中的活度 与其后的库室无关。例如，呼吸道库室模型就属此类。
1、单次摄入情况
摄入设，t则=0可，以i库按室I1瞬=0时，摄qi入(0)的=Q放i给射出性第活n度个为库Q室i,此中后放再射无性 核素滞留量qn(t)的表达式为：
第七章 内辐射剂量学
引言
内辐射剂量（内剂量）：体内分布源产生的辐 射剂量。
源组织：含有有意义数量放射性活度的人体组 织（也可能是身体的某个器官）。
靶组织：吸收辐射能量的器官或组织。
主要研究内容：研究摄入的放射性核素在体内 的传输规律，确定源组织对靶组织照射的D和H， 研究内剂量控制和监测方法。
研究方法： ①理论模型模拟 参考人模型呼人吸生体道理解剂学剖量参学学数参模数型
TC BD
PE F G H
0.01 0.01
0.01 0.20
0.5 不适用 不适用
0.5
0.5 0.5
0.95 0.05
0.8 不适用 不适用
0.2
0.01 0.40
0.01 0.20
50 1.0 50 50
0.1 0.9
0.50 0.50
0.15 0.40 0.40 0.05
0.01 0.40
0.01 0.20
对于i库室的子体有：
第一代子体：
dqi dt
rqi
N
ji qj
j 1
r
N
ij
j 1
qi
ji
ji
第n代子体：
dq ( n) i dt
q (n) (n1) ri
N
q (n) ji j
电离室工作原理
电离室工作原理
电离室是一种用来测量辐射剂量的仪器，它的工作原理可以简要地描述为以下几步：
1. 辐射入射：电离室的主要功能是测量辐射剂量，通常是测量电离辐射（如γ射线、X射线等）。
辐射以能量形式进入电离室。
2. 辐射电离：高能辐射进入电离室后与气体分子相互作用，从而导致气体分子中的电子被击出。
3. 电离电流：被击出的电子会在电离室中移动，并引起电荷的累积。
正、负的空间电荷会在电离室的对电极上积累，产生一个微弱的电流。
4. 收集电流：为了测量辐射剂量，电流需要被测量。
通常，电离室中设置一个电荷放大器或电荷集电器，来放大电离电流并转化为可测的电信号。
5. 辐射剂量计算：根据测得的电信号，可以通过一系列的校正和计算步骤来估算出辐射的剂量。
总体而言，电离室通过测量辐射引起的电离电流来间接测量辐射的剂量。
这种工作原理使得电离室成为一种常用的辐射剂量测量仪器，在医疗、工业和核能等领域得到广泛应用。
补偿电离室的工作原理
补偿电离室的工作原理
电离室是一种用于测量辐射剂量的设备，工作原理如下：
1. 电离室的主要组成部分是一个屏蔽金属外壳，其中有一个空心腔室。
这个空心腔室是由两个电极构成的，其中一个为阳极，另一个为阴极。
阳极与阴极之间有一个高压直流电源。
2. 当辐射粒子进入电离室时，它们与气体分子相互作用，使分子中的电子被击出，并形成一些正离子和自由电子。
3. 这些带电粒子受到电场力的作用，正离子被引向阴极，而自由电子则被引向阳极。
这种电离室的构造使得正离子和电子能够被有效地收集。
4. 当这些带电粒子到达极板时，它们会在电离室中产生一个微弱的电流。
这个电流与辐射中的能量有关。
5. 通过测量电离室中的电流，可以确定辐射的剂量。
通常使用一个电流计或放大器来测量产生的电流信号。
6. 电离室的输出信号可以与已知剂量的辐射进行比较，从而获得未知辐射剂量的测量结果。
总结：电离室通过收集经电离后的带电粒子来测量辐射剂量，利用高压电场使产生的正离子和自由电子被有效地收集并产生微弱电流，以此确定辐射剂量。
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电离室测量吸收剂量原理
（二）电离室的饱和特性
电离辐射在空气中产生的正负离子，在没有外加电场 的作用或电场强度不够大时，会因为热运动由密度大处向密度 小处扩散，导致宏观的带电粒子流动，称为离子、电子的扩散 运动。
同时，正离子与负离子在到达收集极前可能相遇复 合成中性的原子或分子，这种复合会损失一部分由电离辐射产 生的离子对数，从而影响电离效应与电离室输出信号之间的对 应关系。
自由空气电离室一般为国家一级或 二级剂量标准实验室所配置，作为 标准，在现场使用的电离室型剂量 仪进行校准，并不适合于在现场如 医院使用。
电离室测量吸收剂量原理
（二）指形电离室
指形电离室是根据自由空 气电离室原理，为便于常 规使用而设计的。图a表示 的电离室设想有圆形空气 外壳，中心为充有空气的 气腔。假定空气外壳的半 径等于电离辐射在空气中 产生的次级电子的最大射 程，满足进去气腔中电子 数与离开的相等，电子平 衡存在。此条件下的电离 室可认为与自由空气电离 室具有等同功能。
电离室测量吸收剂量原理
（三）电离室的杆效应
电离室的灵敏度，也会受到电离室金属杆和电缆在电 离辐射场中的被照范围的影响。因为电离室的金属杆和绝缘体 及电缆，在电离辐射场中会产生微弱的电离，叠加在电离室的 信号电流中，形成电离室杆的泄漏，这叫做杆效应。
实验表明，对于X(γ)射线，杆效应表现有明显的能量 依赖性，能量越大，杆效应越明显。而对于电子束，表现不甚 明确。另一特点是，当电离室受照范围较小时，杆效应变化较 大。当受照长度超过10cm时，基本不再变化。
电离室测量吸收剂量原理
一、电离室的工作机制
电离室测量吸收剂量的基本过程是：通过测量电离辐 射在与物质相互作用过程中产生的次级粒子的电离电荷量，由计 算得出吸收剂量。
电离室测量吸收剂量原理
（一）、电离室的基本原理
两个相互平行的电极 之间充满空气，虚线所包括范围， 称为电离室灵敏体积。当电离辐 射，如X或γ射线摄入这个灵敏体 积内，与其中的空气介质相互作 用，产生次级电子。这些电子在 其运动轨迹上使空气中的原子电 离，产生一系列正负离子对。在 灵敏体积的电场作用下，电子、 正离子分别向两级漂移，使相应 极板的感应电荷量发生变化，形 成电离电流。在电子平衡条件下 测到的电离电荷，理论上应为次 级电子所产生的全部电离电荷。
为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，它的 室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级电 子数和能谱与空气中产生的一样。
电离室测量吸收剂量原理
通常用作室壁材料的石墨，酚醛树脂和塑料，其有效原子序 数略小于空气的有效原子序数，这种室壁材料在空气气腔中 产生的电离电荷也略少于自由空气电离室。
电离室测量吸收剂量原理
AB段内，由于复合与扩散影响已基本消除，信号电流不再随工 作电压改变而保持稳定，此段称为电离室的饱和区。电离室正 常工作时，其工作电压应是处于这一范围，随着工作电压的继 续提高，BC段电离室内电场过强，因离子或电子运动速度加大， 产生碰撞电离，离子数目变大，信号电流急剧上升，超出电离 室正常工作状态。
电离室测量吸收剂量原理
在实际应用中，电离室的输出信号电流在10-10 A数量级，为弱电 流，必须经过弱电流放大器（静电计）对其进行放大，此类静 电计通常称为剂量测量仪。如下图所示，静电计实际上就是一 个负反馈运算放大器。以三种方式测量电离室的输出信号：
1、测量输出电荷量 2、测量输出电流 3、测量输出回路中形成的电压信号
电离室测量吸收剂量原理
根据以上原理可以制成自由空气电离室 主要由两个相互平行的平板电极构成，极间相互绝缘并连接到 电源电压的正负端，电极间充有空气。构成电离室的一个极板 与电源高压的正端或负端相连，另一极板与静电计输入端相连， 称为收集级。
电离室测量吸收剂量原理
电离室的灵敏体积是指通过收集级边缘的电力线所包围的两个 电极间的区域。在灵敏体积外的电极称为保护环，其作用是使 灵敏体积边缘外的电场保持均匀，并同时使绝缘子的漏电流不 经过测量回路，减少对信号的影响。
电离室测量吸收剂量原理
（二）指形电离室
如果将图a 的空气外壳压缩，则 可形成图b所表示的固 态的空气等效外壳， 所谓空气等效就是该 种物质的有效原子序 数与空气有效原子序 数相等。
由于固体 空气等效材料的密度 远大于自由空气的密 度，该种材料中达到 电子平衡的厚度可远 小于自由空气的厚度。
电离室测量吸收剂量原理
它影响射野输出因子测量精度
电离室测量吸收剂量原理
（四）电离室的复合效应
电离室即使工作在饱和区，也存在正负离子复合效应 的影响。
复合效应的校正，通常采用称为“双电压”的实验方 法。具体做法:对相同的辐射场，电离室分别加两种不同的工作 电压V1和V2，其中V1为常规工作电压，并且V1和V2的比值要大 于或等于3，得到不同工作电压时的收集电荷数Q1和Q2，然后利 用以下公式计算复合校正因子:
（二）指形电离室
图c就是根据上述思 想设计而成的指形 电离室的剖面图,指 形电离室的材料一 般选用石墨，它的 有效原子序数小于 空 气 (7.67) 而 接 近 于 碳 (6) ， 其 表 面 涂 有 一层导电材料，形 成一个电极，另一 个收集电极位于中 心。
电离室测量吸收剂量原理
如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁中 的次级电子所产生。
电离室测量吸收剂量原理
当电离室工作电压较低时，正负离子的复合与扩散作用显得比 较突出.。如下图所示：当入射电离辐射的强度不变时，电离室 的输出信号电流I随电压V变化的关系，称为“ 电离室的饱和特 性”。图中OA段，电离室的输出信号逐渐增高，离子或电子的 漂移速度加大，逐渐克服复合与扩散作用的影响，输出信号电 流也逐渐增加。
因此，选用有效原子序数略大的材料，制成中心收集电极，可 部分补偿室壁材料的不完全空气等效。来自电离室测量吸收剂量原理
二、电离室的工作特性
（一）电离室的方向性 电离室本身具有角度依赖性，电离室的灵敏度会受电
离辐射的入射方向的影响。其正确的使用方法是：平行板电离 室应使其表面垂直于射束中心轴，指形电离室应使其主轴线与 射束中心轴的入射方向垂直。