第七章放射线的测量

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优于平行板电离室 (平行板电离室对较低能量电子束较高的侧向散射反应不灵敏)
半导体探测器在实际使用中,应注意
首先由于硅的原子序数(z:14)比水的有效值高
对中低能x射线(200keV以下) 大照射野的边缘 较大的深度处测量等剂量分布 会受到一定的影响
半导体探测器的另一个主要缺陷是 高能辐射轰击硅晶体,会使晶格发生畸变 导致探头受损,灵敏度下降 对于给定的探头,受损程度依赖于辐射类型和受照历史 例如: 20MeV电子束对探头的损伤要比 8MVX射线的损伤大20倍左右
三、吸收剂量的其他测量方法 热释光剂量仪
许多晶体材料具有热释光现象(Thermoluminescence,TL)
具有晶体结构的固体,因含有杂质,造成晶格缺陷 当晶体被射线辐射后,能量滞留在晶阵中 而晶体被加热时又转为可见光形式释放 发光强度与“陷阱”所释放的电子数成正比
而电子数又与物质吸收辐射能量有关
N型晶体一侧由于电子向P型晶体扩散而显正电
P型晶体一侧由于空穴向N型晶体扩散而显负电 受到电离辐射照射时,会产生新的载流子——电子和空穴 在电场作用下它们很快分离并形成脉冲信号 半导体探测器称为“固体电离室”
硅晶体半导体探测器 主要用于测量高能X(γ)射线和电子束的相对剂量 半导体探测器的输出信号可以通过静电计放大后测量 优点: 辐射剂量与半导体探测器的输出信号有很好的线性关系
(Gy) Dkq X e
Dkq 33.73 X (Gy)
ω为电离一对离子所需平均电离能= 33.73 eV
• 经试验得知,在满足电子平衡的前提下,1库仑/千克 的照射量,能使每千克标准空气吸收射线的能量为 33.73戈瑞。
2、在任意介质中的吸收剂量
在实际工作中,常常需要知道生物组织中物质的吸收剂 量,直接测量组织的吸收剂量比较困难,需要借助体 模进行测量。通过有无体模对测得射线在空间一点的 吸收剂量进行换算比较,得出任意介质的吸收剂量和 照射量的关系:
二. 电离室测量法
• 量热法测量辐射在介质中的吸收剂量有很 多限制,如灵敏度低、使用操作复杂,测 量结果不能随时显示。因此,吸收剂量的 现场测量大多通过测量照射量,然后换算 成介质的吸收剂量。
二. 电离室测量法
现场大多通过 照射量的测量, 然后再换算成介 质的吸收剂量.
1、首先测量空气介质 中的吸收剂量
测量屏蔽防护,以判断是否达到安全标准 测量依据的辐射效应:电离作用、热作用、 感光作用、荧光作用。
第一节 照射量的测量
• 照射量实际上是以x、r射线在空气中产生的 电离电荷的数量来反映射线强度的物理量, 对其进行测量就涉及如何收集、测量射线 所产生的微量电离电荷。在实际应用中, 电离电荷的收集、测量是通过空气电离室 来实现的。
• 因此,给出个人剂量当量数值时,还应说明:个 人受照情况及剂量计的佩戴部位。
二. 吸收剂量的测量
多功能数 字化γ谱仪
(α/β)
移 动 式 空 气 放 射 性 监 测 仪
二. 吸收剂量的测量
α /β/ γ 闪烁探头
核应急个 人剂量计
二. 吸收剂量的测量
(二)半导体剂量仪 半导体剂量仪使用的探测器是一种特殊的PN型二极管 根据半导体理论 P型晶体和N型晶体结合起来 则在结合面(界面)两边的一个小区域里,即PN结区
不同光子能量对应几种物质的f值(单位:Gy/C/kg)
光子能量 0.010MeV 0.020MeV 0.030MeV 0.040MeV 0.050MeV 0.060MeV 0.080MeV 0.100MeV 0.200MeV 0.300MeV 0.400MeV 水 35.35 34.15 33.68 34.03 34.57 35.08 36.12 36.74 37.71 37.44 37.44 骨骼 137.21 163.95 170.16 160.47 138.76 112.79 74.03 56.20 37.95 36.36 35.97 肌肉 35.85 35.50 35.27 35.62 35.89 36.01 36.40 36.74 37.33 37.09 36.98 光子能量 0.500MeV 0.600MeV 0.800MeV 1.00MeV 2.00MeV 3.00MeV 4.00MeV 5.00MeV 6.00MeV 8.00MeV 10.0MeV 水 37.44 37.44 37.40 37.40 37.44 37.29 37.12 36.98 37.21 37.05 36.24 骨骼 35.85 35.85 35.66 35.74 35.70 35.97 36.05 36.20 36.78 37.05 37.21 肌肉 37.09 37.09 37.05 37.05 36.98 36.98 36.74 36.59 36.78 36.59 36.01
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%
热释光元件基本特性: 1.灵敏度----热释光元件能测量吸收剂量的最低限
如LiF灵敏度为1 × 10-5 Gy
2.剂量响应线性----TL元件的吸收剂量与发光强度成正比 10-5 -1Gy 线性 如LiF超过5Gy超线性
经过标定,可测量吸收剂量
常用的热释光材料 氟化锂(LiF)、氟化钙(CaF2) 、氧化铝(Al2O3)等
氟化锂(LiF)最适合临床应用:
1.有效原子序数与软组织接近
2.对紫外线不敏感,不易潮解 3.形式多样(粉末、薄片、柱状等)
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1h 400度高温和24h80度低温退火 剂量响应,一般在10Cy以前呈线性变化 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%
一. 照射量的测量
利用空气电离室测量.根据照射量的定义 设计,分若干种类.最准确的叫自由空气电离 室 又叫标准电离室.
1、自由空气电离室
1、自由空气电离室
电子平衡
1、自由空气电离室
步骤
(1) 设法隔离已知质量的空气 (2) 测量该空气中X、γ线使物质放 出的次级粒子电离产生的同种离子 总电量。
2、实用空气电离室 实用空气电离室可直接用于照射量的测量 特点
(1)空气压缩,减 小电离室体积 (2) 压缩空气可 用等效材料替 (Z接近),如石墨, 有机玻璃,石蜡
(3)体积小,可现 场携带测量.
实用空气电离室可直接用于照射量的测量 (1) 室壁与空气等效 测量条件: (2) 准确得知空气腔体积 (3) 室壁厚度满足电子平衡条件
二. 吸收剂量的测量
1、基本测量——量热法
介质
热电偶
dE dE dT D dm dT dm
吸收体
量热法(calorimetry) 测量物体温度的变化来确定吸收剂量的方法 是测量介质中的吸收剂量最直接、最基本的方法 基本原理:
当介质受到电离辐射照射后,介质所吸收的辐射能量
除少部分可能引起化学反应外,主要会转换成热能 从而导致该介质温度的升高 温度的变化直接反映了介质吸收辐射能量的程度 由此可确定介质的吸收剂量
电离室在使用一段时间后需要校准, 定期校准条件: (20°C,760mmHg)
用标准电离室对实用型电离室做校准刻度, 用两种电离室同时测量已知强度的X、γ线源, 得出实用空气电离室的校准因子,用于校正 实用型电离室所测照射量的值。 校正系数为:
273.2 t 760 K tp 293.2 P
光学密度用来定量胶片黑的程度,用符号OD表示 定义为wk.baidu.com
I0 OD Lg It
式中:I0是射线入射强度,It是射线透过强度 没有曝光的胶片也能阻止少量光线,形成本底密度 测量密度扣除本底密度称为净密度
( en / ) wz ( en / ) wz Dwz Dkq 33.73 X fX ( en / )kq ( en / )kq
• 上式中,f为照射量-吸收剂量转换系数,也 称转换因子。下表列出了水、肌肉和骨骼 等不同能量光子的f系数值
二. 吸收剂量的测量
• 应用:若要求某种物质的吸收剂量,只要 在物质中待测点位置留个小腔,然后把电 离室放入小腔,测出小腔的照射量X,再查 表找到f值,就可以计算出物质中该点处的 吸收剂量。
二. 吸收剂量的测量
例题1 已测知 Co - 在空气中某点处照射量 为0.1C/kg,求空气中该点处的吸收剂量.
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解 例题2
第二节吸收剂量的测量
对医学和防护学有意义的量是 吸收剂量。吸收剂量一般通过间接 测量来获取,考察某点能量沉积产 生的理化变化,间接反映该点物质 吸收的射线能量。经过适当校准, 给出D的大小。
二. 吸收剂量的测量
1、基本测量——量热法
任何物质受照射后吸收的射线能量都 会以热的形式表现.能量—— 热量—— 温度.测量—— 热量计。 由于辐射使温度升高的值T只有10-2 10-3 °C,故测量技术要求很高,只能做标 准仪器校对其它测D的仪器.
个人剂量计
• 由于人群中个体差异性较大,入射辐射在各人身 体内的散射、吸收情况不尽相同。因此,即使个 人剂量计佩在相同部位,受到相同情况的照射, 个人剂量计的辐射响应也会因人而异。就是同一 个人,个人剂量计佩在身体的不同部位,其辐射 响应也有差别;即使人体所处位置不变,佩在同 一部位的剂量计,其辐射响应也会因个人相对于 辐射源的朝向改变而变化。
Q X V
造成空 气室非 稳定态 的因素
空气对X线的吸收和散射 离子的复合 入口对X线吸收产生多余次级电子 电离室壁的阻止使电子损失的能量 温度气压变化引起的空气密度改变
所以必须进行校正, 统一标准. 国家级的叫 基本标准,对省市(次级标准)统一校正.自由空 气电离室很大,约20m2,成本高,技术复杂,不能 作现场仪器,只能作标准.
半导体剂量仪优点
用硅晶体制成的半导体探测器与空气电离室相比较 具有极高的灵敏度
半导体探头可以做得非常小(0.3-0.7mm3)
常规用于测量剂量梯度比较大的区域 剂量建成区、半影区的剂量分布 用于小野剂量分布的测量 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
应用半导体探头测量较低能量的电子束剂量分布
第七章放射线的测量
交流一下, 熟悉一下……
学习目标:
• 掌握照射量及吸收剂量测量的方法及肿瘤 放射治疗剂量学计算的基本概念; • 熟悉诊断x射线辐射剂量学评价测量方法; • 了解放射线测量的基本方法。
为什么进行放射线的测量: 测量输出的射线强度,以确定照射量
测量吸收剂量,以判断预期疗效,其精确 确定是进行放射治疗最基本的物理学要素 (世界范围15%患者接受的剂量不准确)
半导体探测器的灵敏度还受到
环境温度、照射野大小 脉冲式电离辐射场中的剂量率的影响
对于每一个具体的探头,其数值也有较大的差异
因此,在实际使用中,对每一个半导体探头 都应做上述诸多因素的修正,并定期校验
(三)胶片剂量仪
当胶片受可见光或电离辐射照射时,溴化银 (AgBr) 晶体 颗粒中的银离子 (Ag+)还原为银原子(Ag),数个银原子就 形成所谓的“潜影”,洗片时,洗片液分子促使晶体颗粒 的Ag+还原为Ag,形成黑度差别的影像
Dkq 33.73 X 33.73 0.1 3.373 (Gy)
用电离室测得体模内一点空气照射率为 5 -1 -1 2.58 10 C kg h ,已知光子的能量为 0.1 MeV,求该点的吸收剂量率。

查表得f水=36.74 Gy/C/kg D水=36.74 2.58 105 Gy/h 9.48 104 Gy/h
3.能量响应----TL元件的灵敏度随射线能量不同而改变的特性 4.剂量率响应----TL元件的灵敏度随辐射剂量率而变化的特性
5.光效应----光作用下使被照射的TL发生衰变 要求光效应小 6.衰退----TL元件受照射后在储存期TL值的变化特性 要求衰退小,否则加热后测量时TL值减弱 7.重复使用性---TL的灵敏度在连续重复使用中保持特性不变
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