辐射剂量与防护课程设计

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一、钴-60治疗机概论

钴-60也是一种人工放射性同位素，它是由普通的金属钴-59在核反应堆中经过热中子照射轰击而生成的不稳定的放射性同位素。核内的中子不断变为质子并放出能量为0.31MeV的β射线，核中过剩的能量以γ辐射的形式释出，包括能量为1.17MeV及1.33MeV两种γ射线。衰变的最终产物是镍的稳定性同位素镍-60。钴的半衰期为5.27年。钴-60放出的β射线能量低，易被容器吸收；γ射线的平均能量为1.25MeV，比镭高一点，因此钴-60也可以作为镭的代用品，如制成钴管、钴针等。比较起来，钴-60因半衰期短且能量高，作腔内治疗放射源不如铯-137。

钴-60 治疗机

钴-60远距离治疗机自1951年加拿大第一台建成以来，40多年间得到了迅速的发展和广泛的应用。我国目前已能成批生产性能较好的旋转式钴-60治疗机。

1.钴-60γ射线的特点‘

钴-60γ射线的半衰期为5．26年，平均每月约衰变1％。外照射用的钴-60源通常由1*1mm的柱状源集合在一个不锈钢的园筒形的源套内，其源套直径一般在2.2—2.6cm范围内，其高度决定于整个源的总活度。由于源本身的自吸收以及准直器的限束，致使一定活度的钴-60源在治疗距离处的照射量率比由照射量率常数按距离平方反比定律推算的照射量率要低；因此建议用距源lm处每分种或每小时的照射量Rmm或Rhm表示治疗机钴-60的活度。

钴-60γ射线的平均能量为1.25MeV单能，和一般深部X线机(200—400KV)相比，除能量高、单能外，还具有下列特点：

(1) 穿透力强：高能射线通过吸收介质时的衰减率比低能X射线低，因此具有较高的百分深度量。这样用钴-60治疗时，射野设计比低能X射线简单，剂量分布也比较均匀。

(2) 防护皮肤：钴一60γ射线最大能量吸收发生在皮下4—5mm 深度，皮肤剂量相对较小。因此给予同样的肿瘤剂量，钴-60引起的皮肤反应比X射线轻得多。

(3) 骨和软组织有同等的吸收剂量：普通X射线，由于光电吸收占主要优势，骨中每单位照射量吸收比软组织大得多。而钴-60γ射线康普顿吸收占主要优势，因此每单位照射量的吸收在骨中和软组

织近似相同。钴-60γ射线的这一优点保证了当射线穿过正常组织时不致引起骨损伤。另一方面，由于骨和软组织有同等吸收能力，在组织交界面处，等剂量曲线形状变化较小，治疗剂量比较精确。

(4) 旁向散射小：钴-60γ射线的次级射线主要向前散射，射线几何线束以外的旁向散射比一般X 射线小得多，剂量下降快。这样就保护了射野边缘外的正常组织并减低了全身积分量。

(5) 经济、可靠：钴-60γ射线与2—4MV 高能X 射线相似。超高压X 射线机、加速器与钴-60治疗机相比，唯一的优点是源焦点很小，不存在几何半影问题，线束边缘更加清晰，等剂量曲线更加偏干。相反，钴-60γ射线与超高压X 射线机、加速器相比，除去存在半影、半衰期短以及防护等问题外具有经济、可靠、结构简单、维护方便等优点。

2．钴-60治疗机的一般结构

钴-60治疗机一般由下列部分组成：①一个密封的放射源；②一个源容器及防护机头；⑧具有开关的遮线器装置；④支持机头的机械系统及其附属电子设备

(1)钻-60，源的防护

根据国际放射防护委员会(ICRP)推荐，任何远距离同位素治疗机，当钴-60源处于关闭位置时，距离钴—60源lm 处，各方向的平

均剂量应小于131016.5--⋅⋅⨯h Kg C ，在此距离处不应有超过

2.581310--⋅⋅⨯h Kg C 的地方。根据这种要求，对

3.7X 310-⨯Bq 级钴-60

治疗机，需要大约10^6的衰减系数或近似20个半价层。一般防护材料用铅，也有用钨或铀的合金。通常源容器用钨或铀合金，源容器周围用铅，外面用钢作套。钻--60远距离治疗辐射源的检定 钴-60远距离治疗辐射源的检定

1990年2月l 口，国家颁布实施JJG589-—89《60Co 远距离治疗辐射源检定规程》。该规程适用于用电离室剂量计检定新用的、使用的、换源后和影响射线束部件经修理后的钻-60远距离治疗辐射源。 ．

检定规程主要包括技术要求、检定条件、检定项目和检定方法、检定结果处理和检定周期等部分。

1． 技术要求

(1) 钴-60治疗机用的钴源应符合GB7465—87《高活度钴-60密封放射源》的要求。

钴-60治疗机头漏射线量，有用射线束对准直器和平衡锤的透过率以及机头和准直器的锁紧装置和安全保护措施均应符合GBW3—80《医用远距离治疗γ线卫生防护规定》的要求。

钴-60治疗机的机械与电的性能(如光学测距器与固定棒尺间的允许偏差)应符合生产厂家给出的指标，能正常工作。

(2) 钴-60治疗机应附有照射野内剂量分布均匀性的资料，使用时，还需核实验证。对10cmX10cm照射野，当最大照射量率点在中心时，中间的面积为总面积的80％范围内，照射量率应不小于最大照射量率的80％。

照射野与灯光野边界之间的偏差应不超过2mm，经修整的半影区宽度应小于10mm。

(3) 钴-60源连续两次在“照射”位置，有用射线照射量率的单次测量相对偏差应小于1％，以此表示有用射线束照射量率的重复性。

有用射线束在照射野内照射量率的不对称性应小于5％。

(4) 测量有用射线束吸收剂量的不确定度应不大于 5％。

(5) 钴一60治疗机应配有定时器，在最短照射时间内，计时引起的照射量误差不得大于1％。

2．检定条件

(1) 环境条件

检定时，环境的温度、气压和相对湿度应保证剂量计和钴治疗机正常工作。

检定环境内的辐射本底，外来电磁场、静电场和机械震动等不应引起电离室剂量计读数的显著偏差和不稳。

(2)电离室剂量计

检定用的电离室剂量计应符合工作级电离室剂量计的要求。

(3) 水模