肿瘤放射物理-第二讲课件.ppt

1、第第 二二 讲讲 X(X()射线射线与物质的相互作用与物质的相互作用电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量第第 二二 讲讲 X(X()射线射线与物质的相互作用与物质的相互作用电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量X(X()射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用v光电效应光电效应 v康普顿效应康普顿效应v电子对效应电子对效应v相干散射v光核反应相互作用系数相互作用系数(一一):):截面与微分截面截面与微分截面是描述粒子与物质相互作用概率的物理量，截面定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率，用表示；微分截面定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用后粒子

2、沿某方向单位立体角d内飞行的概率，用d/d表示。相互作用系数相互作用系数(二二):):线性衰减系数和质量衰减系数线性衰减系数和质量衰减系数v 是描述粒子与物质相互作用概率的物理量，线性衰减系数表示X()射线束与每单位厚度物质发生相互作用的概率，用表示；质量衰减系数表示与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，等于线性衰减系数除以物质密度之商。v 线性衰减系数与截面之间的关系=n 指数衰减规律指数衰减规律当窄束X()射线穿过厚度为dt的靶物质时，其强度变化 ,求解得 上式表明窄束X()射线衰减服从指数规律dtIdItoeII半价层和平均自由程半价层和平均自由程v半价层定义为射线束强度衰减到其初始值

3、一半时所需的某种物质的衰减厚度，与线性衰减系数的关系可表示为v平均自由程定义为与物质发生相互作用前平均的自由运动距离，与线性衰减系数的关系可表示为/693.0/2lnHVL/1l能量转移系数能量转移系数v线性能量转移系数定义为X()光子束在物质中穿行单位距离时，其总能量由于各种相互作用而转移为带电粒子动能的份额trtrEhtrtrEh v质(量)能(量)转移系数质能吸收系数质能吸收系数v质能吸收系数定义为X()光子束在物质中穿行单位质量厚度时，其能量真正被受照物质吸收的那部分所占的份额(1)entrgg g表示带电粒子动能转换为轫致辐射和湮没辐射的份额 、和和 的关系的关系v具有相同的量纲(m

4、2/kg、cm2/g)v转换关系tren(1)(1)entrtrEggh光电效应：作用过程光电效应：作用过程携带一定能量的X()光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给对方后消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子(称为光电子)；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程称为光电效应光电效应：作用系数光电效应：作用系数v能量转移h=Ee+Biv质量衰减系数与靶物质原子序数的33.8次方成正比，说明随原子序数增加，光电效应发生的概率迅速增加与光子能量的3次方成反比，说明随能量增加，光电效应发生的概率迅速减小38.33)/

5、(hZ康普顿效应：作用过程康普顿效应：作用过程当入射光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向，而电子获得能量而脱离原子，这个过程称为康普顿效应康普顿效应：作用系数康普顿效应：作用系数v能量转移散射光子能量 反冲电子能量 v质量衰减系数与靶物质的每克电子数成正比。由于所有物质的每克电子数均十分接近(氢除外)，质量衰减系数近似与原子序数无关。随光子能量增加而减小，但减小速度比光电效应的质量衰减系数要慢得多。)cos1(1,hhhE)cos1(1)cos1(eEhvhv电子对效应电子对效应:作用过程作用过程当X()光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对

6、正负电子，此过程称电子对效应。获得动能的正负电子在物质中通过电离或辐射的方式损失能量。当正电子停止下来时，它和一个自由电子结合而转变为两个光子，此过程称电子对湮没。电子对效应电子对效应:作用系数作用系数v能量转移h=E+E-+2mec2入射光子的阈值能量是2倍的电子静止能量，即1.022 MeV。v质量衰减系数当h1.022 MeV时当h1.022 MeV时ZhvMNpAp)ln(hvZMNpAp相干散射相干散射vX()光子也可视为电磁波。当它从原子附近经过时，引起轨道电子共振。振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁波，不同轨道电子发射的电磁波具有相干性，故此过程称为相干散射。v相干散射截面可

7、表示为22)(hZcoh光核反应光核反应vX()光子与原子核发生的反应称为光核反应，常见的反应类型有(,p)、(,n)反应v在加速器机房设计时，当X射线能量10MV时，需要考虑(,n)反应，包括门的中子防护和机头中产生的短寿命 放射性核素各种相互作用的总系数各种相互作用的总系数由于各种作用形式是相互独立的，总作用系数等于各种作用的系数之和，如pc各种相互作用的相对重要性各种相互作用的相对重要性X()光子与物质相互作用的三种主要形式与X()光子的能量、靶物质的原子序数的关系不同，表现为对不同原子序数在不同能量范围，它们的作用截面占总截面的份额有变化。化合物化合物/混合物的作用系数混合物的作用系数

8、1212.ww1212.trtrtrww1122(1.)entrw gw g有效原子序数有效原子序数vX()与化合物或混合物的相互作用可以等效为与某个单质的相互作用，这种单质的原子序数称为化合物/混合物的有效原子序数mmnnmZZz.11光电效应 m=3-3.8；电子对效应 m=1v电子数份额 化合物 /iiinn第第 二二 讲讲 X(X()射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量v量与单位v空腔理论v辐射探测器v电离辐射的射线质v电离室的剂量检定规程电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量v量与单位v空腔理论v辐射探测器v电离辐射的射线质v电离

9、室的剂量检定规程电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量粒子注量和能量注量粒子注量和能量注量v粒子注量(Particle Fluence)是以入射粒子数目描述辐射场性质的一个量，它等于dN除以da之商，其中dN是进入截面积为da的小球内的粒子数,v能量注量(Energy Fluence)是进入辐射物内某点处单位截面积球体内的粒子总动能.对于单能辐射场对于单能辐射场 非单能辐射场非单能辐射场dadN/EMAXeEdEE0吸收剂量吸收剂量v吸收剂量是 除以dm 之商，其中 是电离辐射授予质量为dm 的物质的平均授予能dddmdD/QRRexitenterv电离辐射给予某一体积中物质的授予能表示

10、为单位是Jkg-1，专用单位是Gy,cGy.照射量照射量v照射量是X()辐射在质量为dm的空气中释放的全部次级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dQ 与dm 的比值,照射量单位C/kg，曾用单位是伦琴,1R=2.58x10-4C/kgeWdmdQXen/(W/e)是平均电离功，即电离得到一个离子对所需要的能量,空气中的平均电离功是33.97eV比释动能比释动能v比释动能是不带电电离粒子在质量为dm的介质中释放的全部带电粒子的初始动能与dm的比值,v根据定义，比释动能包括带电电离粒子在轫致辐射中辐射的能量和发生在介质中二次效应产生的所有带电粒子(如俄歇电子)的能量

11、trtrdmdEK照射量和比释动能的关系照射量和比释动能的关系trtrdmdEKeWdmdQXen/)1(gtren)1/(geWXK间接致电离辐射的能量转移和吸收间接致电离辐射的能量转移和吸收X(X()光子进入介质损失能量的过程可分为两步：光子进入介质损失能量的过程可分为两步：a).a).入射光子将其部分或全部能量转移给介质而释放出次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；级电子；b).b).获得光子转移能量的大部分次级电子再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方与介质原子中的电子作用，以使原子电离或激发的方式损失能量，即被介质式损失能

12、量，即被介质吸收；而少数次级电子吸收；而少数次级电子与介质原子的原子核作与介质原子的原子核作用，产生轫致辐射。用，产生轫致辐射。带电粒子平衡带电粒子平衡v平衡概念v平衡条件是指对一个小体积而言，如果所有离开小体积的带电粒子带走的能量恰好等于进入小体积的带电粒子带入的能量，则称该小体积内存在带电粒子平衡1.小体积周围的辐射场是均匀的，要求周围的辐射强度和能谱不变，介质是均匀的2.小体积在各个方向离开介质边界的距离，至少要大于次级电子的最大射程吸收剂量和照射量的关系吸收剂量和照射量的关系v在满足电子平衡条件时，空气吸收剂量和照射量的关系可表示为eWXDav如果照射量以伦琴为单位，吸收剂量以cGy为

13、单位，则有)/(10)/(97.33)/(1058.224kgJcGyCJkgCXDa)()/(876.0RXRcGyDa吸收剂量和比释动能的关系吸收剂量和比释动能的关系v在满足电子平衡条件时，介质中吸收剂量和比释动能的关系可表示为)1(gKKDcolv瞬态电子平衡瞬态电子平衡是指在介质中的某个区域，虽然吸收剂量不等于比释动能中的碰撞能量损失部分，但是两者保持固定的比例关系。v量与单位v空腔理论v辐射探测器v电离辐射的射线质v电离室的剂量检定规程电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量空腔理论空腔理论(Cavity Theory)(Cavity Theory)v为了测量介质中的吸收剂量，需

14、要将对辐射敏感的装置(探测器)放在介质中。通常探测器的材料和介质不是同一种材料。提出腔理论的目的是根据探测器所测信号确定介质中测量位置的吸收剂量v腔理论种类腔理论种类:Bragg-Gray,Spencer-Attix:Bragg-Gray,Spencer-Attix腔理论等腔理论等Bragg-GrayBragg-Gray空空腔理论腔理论(一一)基本观点是电离辐射在介质中的吸收剂量，可通过测量其置放在介质中的小腔内的电离电荷量计算。设在一均匀介质中放置一个小腔。当电离辐射照射时，介质和腔体中都会产生次级电子。次级电子会进一步产生电离。腔中的电离电荷，一部分来自产生于腔中的次级电子，另一部分来自产

15、生于介质中的次级电子Bragg-GrayBragg-Gray空空腔理论腔理论(二二)v当空腔的直径远小于次级电子的最大射程时，以下二个假定成立:电离辐射在腔体中所产生的次级电子在腔体中引起的电离可以忽略空腔的引入并不影响介质中次级电子的注量和能谱分布v当上述假定成立时，介质的吸收剂量可由探测器所测电离电荷确定:medairmedairWSSEJeSpencer-AttixSpencer-Attix空空腔理论腔理论vBragg-GrayBragg-Gray腔理论假设电子在腔体中仅通过连续慢腔理论假设电子在腔体中仅通过连续慢化过程引起原子电离，但实际上它可以产生化过程引起原子电离，但实际上它可以产

16、生 电子电子，一种能继续引起电离的次级电子。这些电子可能，一种能继续引起电离的次级电子。这些电子可能具有足够能量从腔体中逃逸，导致腔体实际的吸收具有足够能量从腔体中逃逸，导致腔体实际的吸收剂量减少，因此需要对腔体的阻止本领做修改剂量减少，因此需要对腔体的阻止本领做修改vSpencer-AttixSpencer-Attix腔理论引入截止能量腔理论引入截止能量 的概念，当电的概念，当电子的能量子的能量 时称为快电子，能量认为是通时称为快电子，能量认为是通过连续过连续慢化过程损失，这些电子是慢化谱的一部分。计算慢化过程损失，这些电子是慢化谱的一部分。计算阻止本领比时仅考虑能量阻止本领比时仅考虑能量

17、的电子，这样计算得到的电子，这样计算得到的阻止本领称为限制性平均阻止本领。的阻止本领称为限制性平均阻止本领。取值应按取值应按相应能量的电子射程等于腔体的平均弦长相应能量的电子射程等于腔体的平均弦长v量与单位v空腔理论v辐射探测器v电离辐射的射线质v电离室的剂量检定规程电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量辐射探测器辐射探测器v理想的辐射探测器应具有的特性:准确度高，精度高线性好，所测剂量参数值Q与仪器读数M呈线性关系 Q=aM+b灵敏度M/Q与剂量率无关、与能量无关、与射线入射方向无关小灵敏体积，高空间分辨率实时读数v放疗中常用辐射探测器放疗中常用辐射探测器 电离室剂量仪电离室剂量仪 半

18、导体剂量计半导体剂量计 胶片剂量胶片剂量仪仪 热释光剂量热释光剂量仪仪什么是电离室什么是电离室?电离室是工作于饱和区的气体(?)探测器,直接测量的是气体中的电离电荷电离室的类型电离室的类型v自由空气电离室v球形电离室v平行板电离室v外推电离室v圆柱形电离室v井形电离室自由空气电离室自由空气电离室中国计量科学研究院中国计量科学研究院 田中清先生提供田中清先生提供平行板电离室平行板电离室平行板电离室的入射窗由0.01至0.03mm厚的聚酯薄膜等材料组成，其内部有一扁平气腔，电极间距非常小（2mm）。平行板电离室的特点：1.1.由于电离室的电极间距小，其由于电离室的电极间距小，其气腔在辐射场中产生的

19、扰动就非气腔在辐射场中产生的扰动就非常小，使得它在电子束的测量中常小，使得它在电子束的测量中优于圆柱形电离室。优于圆柱形电离室。2.2.由于电离室的入射窗极薄，其由于电离室的入射窗极薄，其有效测量点又位于气腔的前表面有效测量点又位于气腔的前表面中心，它适于测量人体表面的剂中心，它适于测量人体表面的剂量和建成区的剂量分布。量和建成区的剂量分布。圆柱形电离室圆柱形电离室电离室呈圆柱形，在中心部位有一个空气腔,外壳由固体空气等效材料（如石墨）制成，其内表面涂有一层导电材料，形成外电极；中央有针形收集极电离室特性电离室特性v灵敏度v能量响应v复合效应v极化效应v杆效应电离室的灵敏度电离室的灵敏度电离室

20、的灵敏度取决于电离室内的空气质量。通常情况下，空气密度变化很小，因此也可以说其灵敏度正比于电离室内的空气体积，而这个体积就称为“灵敏体积”。电离室的能量响应电离室的能量响应电离室的能量响应是指电离室的灵敏度随电离辐射能量的变化情况，等于室壁材料和空气的质能吸收系数之比。电离室的复合效应电离室的复合效应v电离室工作在饱和区，但也存在正负粒子的复合效应，并且复合效应随辐射类型和辐射强度变化，复合效应对收集效率的效率可以用复合修正因子Ps描述。v用双电压法确定Ps，即对相同的辐射场，电离室分别加两种不同的工作电压V1和V2，其中V1是常规工作电压，V1=3V2，根据收集到的电荷Q1和Q2可确定Ps。

21、连续辐射束中的复合修正因子连续辐射束中的复合修正因子脉冲辐射二次项拟合系数脉冲辐射二次项拟合系数 电压比 ao a1 a2 2.0 2.3370 -3.63600 2.299002.5 1.4740 -1.58700 1.114003.0 1.1980 -0.87530 0.677303.5 1.0800 -0.54210 0.462704.0 1.0220 -0.36320 0.341305.0 0.9745 -0.18750 0.213506.0 0.9584 -0.10750 0.149508.0 0.9502 -0.03732 0.05905 10.0 0.9516 -0.01041

22、0.0590922122110)/()/(QQaQQaaPS脉冲扫描辐射二次项拟合系数脉冲扫描辐射二次项拟合系数 电压比 ao a1 a22.0 4.711 -8.2420 4.53302.5 2.719 -3.9770 2.26103.0 2.001 -2.4020 1.40403.5 1.665 -1.6470 0.98414.0 1.468 -1.2000 0.73405.0 1.279 -0.7500 0.47416.0 1.177 -0.5081 0.33428.0 1.089 -0.2890 0.202010.0 1.052 -0.1896 0.139822122110)/()/(

23、QQaQQaaPS电离室的极化效应电离室的极化效应电离室收集的电离电荷，会因收集极电压极性的改变而变化，这种现象称为极化效应。对相同的电离辐射，当电离室的极化电压大小相同，极性相反时，测得的电离电流的绝对值分别为|I+|和|I-|，则2（|I+|-|I-|）/（|I+|+|I-|）即为该电离室的极化效应。为提高测量精度，可选择电离室合适的工作电压来减小极化效应。通常要求极化效应0.5%。电离室电离室杆效应杆效应v电离室灵敏度也会受到电离室金属杆和电缆在辐射场中的被照范围的影响，这是由于电离室的金属杆、绝缘体和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，这种效应称为杆效应。v一般电

24、离室的杆效应较小。如杆效应较大，在测量射野输出因素时，应对其进行校正。电离室的杆效应一般15MeV时，射野不小于20cm20cm。v用电离室或半导体剂量计测量射野中心轴上的深度相对电离曲线。如果用电离室测量，要将转换为深度剂量曲线；如果用半导体测量，深度电离曲线就是深度剂量曲线v剂量学概念v腔理论v辐射探测器v电离辐射的射线质v电离室的剂量检定规程电离辐射吸收剂量的测量电离辐射吸收剂量的测量一个电离室的校准因子是通过（1）与国家标准比较或者（2）次级校准试验室而比较得出的。为保证国际上不同国家计量值的统一与一致性，国家基准也应定期参加国际计量局（BIPM）所组织的国际比对活动。A国家标准国家标

25、准次级标准次级标准现场仪器现场仪器(1)(2)电离室校准电离室校准(检定检定)的基本过程的基本过程国际标准国际标准B国家标准国家标准剂量检定规程的演变历史剂量检定规程的演变历史70年代ICRU发表14号和21号报告国际组织国际组织中国中国介 绍 空 气 照介 绍 空 气 照射 量 率 校 准射 量 率 校 准因子因子方法方法8484年颁布年颁布关于肿关于肿瘤放射治疗剂量学瘤放射治疗剂量学的若干规定的若干规定介绍空气比释介绍空气比释动能率校准因动能率校准因子子方法方法8787年年IAEAIAEA发表第发表第277277号报告号报告2 0 0 12 0 0 1 年 颁 布年 颁 布 J J G J

26、 J G 58958920012001外照射外照射治疗辐射源治疗辐射源介绍水吸收剂量介绍水吸收剂量校准因子校准因子方法方法20002000年年IAEAIAEA发表发表第第398398号报告号报告?IAEA IAEA 第第277277号技术报告号技术报告IAEA 1987年出版第277号技术报告光子和电子束的吸收剂量测定，97年出版修订版。两者的主要区别如下：1.原版中对X射线给出的扰动因子（Pu）值偏高，修订版中公布一组新的Pu值2.对低能X射线补充了水/空气质能吸收系数比值3.对电离室的有效测量点也有微小的变化剂量校准对测量仪器的要求剂量校准对测量仪器的要求v电离室v静电计v水模体输入阻抗1

27、014，至少四位数字指示，长期稳定性0.5%，极化电压大小和极性可调，漏电0.70.7，10cm;10cm;电子束，电子束，d dr r=R=R100100或根据能量大小取或根据能量大小取1 1、2 2、或、或3cm3cm。当电离室测量时，气腔代替了小部分模体材料，气腔灵敏体积中的射线衰减减少了，导致测量值会偏高。考虑这种影响有两种方法：a).将测量值认为是一个有效测量点(Peff)的，而不是气腔几何中心的值;b).将测量值乘以移位干扰因子pdis。名词术语名词术语:电离室有效测量点电离室有效测量点v对对6060CoCo射线和高能射线和高能X X射线，射线，P Peffeff从电离室几何中心从

28、电离室几何中心(P)(P)向射线入射方向前移向射线入射方向前移0.6r0.6r，r r为电离室空腔内半径为电离室空腔内半径有效测量点有效测量点(P(Peffeff)的位置的位置v对于电子束，当采用圆柱形电离室测量时，对于电子束，当采用圆柱形电离室测量时，P Peffeff从从P P向射线入射方向前移向射线入射方向前移0.5r;0.5r;当采用平行板电离室当采用平行板电离室测量时，测量时，P Peffeff位于入射窗的前表面。位于入射窗的前表面。例如例如r=3.15mmr=3.15mm，0.6r=1.9mm0.6r=1.9mm，如果把，如果把P P置于水下置于水下50mm50mm，实际测量的数据

29、是水下实际测量的数据是水下48.1mm48.1mm处的吸收剂量。因此需要处的吸收剂量。因此需要把把P P置于水下置于水下51.9mm51.9mm处。处。v对中、低能对中、低能X X射线，射线，P Peffeff位于园柱形电离室几何中心位于园柱形电离室几何中心，位于平行板电离室前表面。，位于平行板电离室前表面。v校准因子定义为在参考检定条件下一个被测量的真值与测量仪器读数的比值。对电离室校准而言，参考检定条件包括测量时源皮距、测量介质、射野大小、参考深度、气压、温度和湿度等；真值是计量检定机构的标准电离室的测量值。校准因子可以是吸收剂量ND、比释动能NK或照射量校准因子Nx。名词术语名词术语:校

30、准因子校准因子vNK、Nx校准时参考条件 对于中低能X射线，SSD取治疗SSD,射野3x3cm2或3cm 对于Co射线,SSD取100cm,射野10 x10cm2根据根据IAEA TRS-277IAEA TRS-277报告，铯报告，铯-137-137，钴，钴-60-60射线和医用加速器产生射线和医用加速器产生的高能的高能X X射线及电子束在水中吸收射线及电子束在水中吸收剂量的测量分两个步骤剂量的测量分两个步骤:1).:1).确定电确定电离室空腔的空气吸收剂量因子离室空腔的空气吸收剂量因子N ND D ，而，而N ND D的值是通过电离室剂量计的的值是通过电离室剂量计的照射量校准因子照射量校准因

31、子N Nx x 或空气比释动或空气比释动能校准因子能校准因子N NK K及电离室的其它有关及电离室的其它有关参数来确定的参数来确定的;2);2)有了有了N ND D的值，再的值，再来测算水中的吸收剂量。来测算水中的吸收剂量。校准高能电离辐射吸收剂量的过程校准高能电离辐射吸收剂量的过程ND照射量校准因子照射量校准因子Nx=X/M（(C/kg)/div）式中，X为照射量的标准值，单位是C/kg，当用伦琴R做照射量单位时，1R=2.5810-4C/kg（精确值）。M是剂量计的显示值，其单位由于剂量计的设计不同而不同，故一般以剂量计的读数div表示。空气比释动能校准因子空气比释动能校准因子v定义 NK

32、=K/M（(J/kg)/div）式中，K为空气比释动能的标准值，单位是Gy。M是剂量计的显示值，其单位由于剂量计的设计不同而不同，故一般以剂量计的读数div表示。v由校准因子由校准因子N NX X计算计算N NK K在我国现行量值传递体系中，给出的是照射量校在我国现行量值传递体系中，给出的是照射量校准因子准因子N NX X，而且使用的照射量单位不是，而且使用的照射量单位不是SISI单位。单位。因此，因此，N NK K与与N NX X的数值关系为：的数值关系为：N NK K=N=NX X2.582.581010-4-4W/eW/e1/1/（1-g1-g）空气吸收剂量因子空气吸收剂量因子当由照射量

33、校准因子NX计算ND时，其计算公式为：ND=NXW/eKattKm当由空气比释动能校准因子NK计算ND时，其计算公式为：ND=NK（1-g）KattKm上述公式中，ND是电离室空腔的空气吸收剂量因子；W/e 是在空气中形成一个电子电荷的每对离子消耗的平均能量，W/e=33.97J/C。Katt是电离室壁及平衡帽对射线的吸收和散射的修正；Km是室壁及平衡帽材料的非空气等效的修正。表表1.1.常用电离室的常用电离室的k km m和和k kattatt 电离室型号电离室型号 k km m k katt att k km mk kattatt NE 0.2cm NE 0.2cm3 3 2515 0.9

34、80 0.988 0.968 2515 0.980 0.988 0.968 NE 0.2cm NE 0.2cm3 3 2515/3 0.991 0.987 0.978 2515/3 0.991 0.987 0.978 NE 0.2cm NE 0.2cm3 3 2577 0.994 0.987 0.981 2577 0.994 0.987 0.981 NE 0.6cm NE 0.6cm3 3 2505/A 0.971 0.997 0.962 2505/A 0.971 0.997 0.962 （1967196719741974）NE 0.6cmNE 0.6cm3 3 2505/3 2505/3，3

35、A 0.991 0.990 0.981 3A 0.991 0.990 0.981 （1971197119791979）NE 0.6cmNE 0.6cm3 3 2505/3 2505/3，3B 0.974 0.991 0.9653B 0.974 0.991 0.965 （19741974现在）现在）NE 0.6cmNE 0.6cm3 3 2571/2571/带保护极带保护极 0.994 0.990 0.9850.994 0.990 0.985 NE 0.6cm NE 0.6cm3 3 2581/PMMA 2581/PMMA帽帽 0.975 0.990 0.9660.975 0.990 0.966

36、 PTW 0.6cm PTW 0.6cm3 3 23333/3mm 23333/3mm帽帽 0.982 0.993 0.9750.982 0.993 0.975 PTW 0.6cm PTW 0.6cm3 3 23333/4.6mm 23333/4.6mm帽帽 0.982 0.990 0.9720.982 0.990 0.972通常通常SSDSSD取正常治疗距离，并选定照射野，如取正常治疗距离，并选定照射野，如SSD=100cmSSD=100cm，水模表面的射野为水模表面的射野为10cm10cm10cm10cm。电离室的有效测量点在射。电离室的有效测量点在射束轴上距水模表面的深度为校准深度，电离

37、室轴线与束轴束轴上距水模表面的深度为校准深度，电离室轴线与束轴垂直。在有效测量点处的水的吸收剂量垂直。在有效测量点处的水的吸收剂量D Dw w（GyGy）为：）为：D Dw w（PeffPeff）=D=Dairair(P)(P)S Sw w，air air=M=MN ND DS Sw w，airairP Pu uP Pcelcel式中的式中的M M是经温度、气压修正后的仪表读数；是经温度、气压修正后的仪表读数；S Sw w，airair为水对为水对空气的阻止本领比；空气的阻止本领比；P Pu u为扰动因子为扰动因子,校正电离室壁材料与校正电离室壁材料与水产生电子和散射电子特性的不同水产生电子和

38、散射电子特性的不同,以及校正空气腔与水以及校正空气腔与水散射电子特性的不同；散射电子特性的不同；P Pcelcel为电离室中心电极的修正，当为电离室中心电极的修正，当(h(h)maxmax 25MeV25MeV时，铝中心电极的时，铝中心电极的P Pcelcel为为1 1。测量高能测量高能X()X()射线在水模体中的吸收剂量射线在水模体中的吸收剂量圆柱形电离室的扰动修正因子圆柱形电离室的扰动修正因子Pu 值值 辐辐 射射 质质 水水 中中 TPRTPR10102020 D D2020/D/D10 10 S Sw,airw,air 校准深度（校准深度（cmcm）0.50 0.44 1.135 50

39、.50 0.44 1.135 5 0.53 0.47 1.134 5 0.53 0.47 1.134 5 0.56 0.52 1.130 5 0.56 0.52 1.130 5 0.62 0.54 1.127 5 0.62 0.54 1.127 5 0.65 0.56 1.123 5 0.65 0.56 1.123 5 0.68 0.58 1.119 5 0.68 0.58 1.119 5 0.70 0.60 1.116 5 0.70 0.60 1.116 5 表表2.X(2.X()射线质、射线质、S Sw,airw,air和校准深度和校准深度(一一)辐辐 射射 质质 水水 中中 TPRTPR

40、10102020 D D2020/D/D10 10 S Sw,airw,air 校准深度校准深度(cm)(cm)0.72 0.61 1.111 10 0.72 0.61 1.111 10 0.74 0.63 1.105 10 0.74 0.63 1.105 10 0.76 0.65 1.099 10 0.76 0.65 1.099 10 0.78 0.66 1.090 10 0.78 0.66 1.090 10 0.80 0.68 1.080 10 0.80 0.68 1.080 10 0.82 0.69 1.069 10 0.82 0.69 1.069 10 0.84 0.71 1.059

41、10 0.84 0.71 1.059 10 铯铯-137 1.136 5-137 1.136 5 钴钴-60 1.133 5-60 1.133 5表表2.X(2.X()射线质、射线质、S Sw,airw,air和校准深度和校准深度(二二)6060CoCo射线水中吸收剂量测算实例射线水中吸收剂量测算实例第一步第一步:由由N NX X计算计算N NK Ka).Farmera).Farmer剂量仪配剂量仪配0.6cc0.6cc电离室电离室(型号型号NE 2571,NE 2571,半径半径3.15mm3.15mm，中心铝电极半径，中心铝电极半径0.5mm0.5mm，长，长21.5mm)21.5mm)的

42、的6060CoCo射线照射量校准因子射线照射量校准因子N NX X=1.005 R/div.=1.005 R/div.校准校准时气压时气压P Po o=101.3 Kpa=101.3 Kpa，温度，温度T To o=20.=20.0 0C Cb).b).空气空气W/e=33.97J/C;W/e=33.97J/C;对对6060CoCo射线，射线，g=0.003g=0.003c).c).根据空气比释动能校准因子的计算公式得根据空气比释动能校准因子的计算公式得 N NK K=N=Nx x2.582.581010-4-4W/eW/e1/1/（1-g1-g）=1.005=1.0052.582.58101

43、04 433.9733.971/(1.0-0.003)1/(1.0-0.003)=0.883 =0.8831010-2-2（Gy/divGy/div）=0.883=0.883（cGy/divcGy/div）6060CoCo射线水中吸收剂量测算实例射线水中吸收剂量测算实例第二步第二步:由由N NK K计算计算N ND Da).a).由电离室型号由电离室型号NE 2571 0.6ccNE 2571 0.6cc查表得查表得K Kattatt=0.990=0.990；K Km m=0.994.=0.994.b).b).由第一步知电离室的由第一步知电离室的N NK K=0.883=0.8831010-2

44、-2（Gy/RGy/R）并且并且 g=0.003g=0.003c).c).故该电离室的空气吸收剂量校准因子为故该电离室的空气吸收剂量校准因子为 N ND D=N=NK K（1-g1-g）K KattattK Km m =0.866=0.8661010-2-2（Gy/divGy/div）6060CoCo射线水中吸收剂量测算实例射线水中吸收剂量测算实例第三步第三步:对剂量仪读数做对剂量仪读数做T T、P P修正修正a).a).在在SSD=80cmSSD=80cm，照射野，照射野101010cm10cm，测量时剂量仪平均读数，测量时剂量仪平均读数为为M M=80.43div/min=80.43div

45、/min；测量时空气压；测量时空气压P=100.9KpaP=100.9Kpa，温度，温度T=25.8.T=25.8.b).b).根据气压温度修正系数的计算公式根据气压温度修正系数的计算公式c).c).得得 d).d).故经温度故经温度、气压修正后的剂量仪读数为气压修正后的剂量仪读数为 M =MM =MK KTPTP=80.43=80.431.024=82.361.024=82.36（div/mindiv/min）PPTTKooPT15.27315.273,024.19.1003.1010.2015.2738.2515.273,PTK6060CoCo射线水中吸收剂量测算实例射线水中吸收剂量测算实

46、例第四步第四步:计算有效测量点的剂量计算有效测量点的剂量a).a).由上已知由上已知 M=82.36M=82.36（div/mindiv/min）,N,ND D=0.866=0.8661010-2-2（Gy/div)Gy/div)b).b).由射线质为由射线质为6060CoCo射线查表射线查表(图图)得得 S Sw w，airair=1.133 P=1.133 Pu u=0.993 P=0.993 Pcelcel=1.0=1.0c).c).故根据吸收剂量计算公式故根据吸收剂量计算公式D Dw w（P Peffeff）=M=MN ND DS Sw w，airairP Pu uP Pcelcel

47、得得 D Dw w（P Peffeff）=82.36=82.360.8660.8661010-2-2 1.1331.1330.9930.993 =80.24 =80.2410 10-2-2（Gy/minGy/min）v对现场使用的电离室的要求对现场使用的电离室的要求当当o o10MeV10MeV时，应使用圆柱形电离室时，应使用圆柱形电离室当当5MeV5MeVo o10MeV10MeV时，可使用平行板电离室，也可应用时，可使用平行板电离室，也可应用圆柱形电离室圆柱形电离室当当o o5MeV5MeV时，则必须使用平行板电离室在水模体或固时，则必须使用平行板电离室在水模体或固体模体中进行吸收剂量的测

48、量体模体中进行吸收剂量的测量测量电子束在水模体中的吸收剂量测量电子束在水模体中的吸收剂量v水模体中的吸收剂量计算公式水模体中的吸收剂量计算公式有效测量点的吸收剂量可表示为有效测量点的吸收剂量可表示为 D Dw w（PeffPeff）=D=Dairair(P)(P)S Sw w，air air=M=MN ND D（S Sw w，airair）P Pu uP Pcelcel 式中的式中的S Sw w，airair、P Pu u 、P Pcelcel值可以查表。值可以查表。电子束校准深度电子束校准深度 o o（MeVMeV）校准深度校准深度 o o55R R100100 5 5o o10 10 R

49、R100100或或1.0cm1.0cm 10 10o o20 25MeV25MeV 0.5 1.008 1.000 1.004 0.5 1.008 1.000 1.004 1.0 1.015 1.000 1.008 1.0 1.015 1.000 1.008 1.5 1.020 1.000 1.010 1.5 1.020 1.000 1.010 2.5 1.023 1.000 1.016 2.5 1.023 1.000 1.016高能电子束水中吸收剂量测算实例高能电子束水中吸收剂量测算实例高能电子束水中吸收剂量的测算过程与高能高能电子束水中吸收剂量的测算过程与高能X()X()射线的测算过程基本

50、相同。两个过程都有四个步射线的测算过程基本相同。两个过程都有四个步骤，并且第一至三步完全相同，只有第四步有所骤，并且第一至三步完全相同，只有第四步有所不同。对高能电子束，参数不同。对高能电子束，参数S Sw w，airair和和 P Pu u不仅与射线不仅与射线束的入射能量有关，还与测量深度有关。束的入射能量有关，还与测量深度有关。高能电子束水中吸收剂量测算实例高能电子束水中吸收剂量测算实例第四步第四步:计算有效测量点的剂量计算有效测量点的剂量(一一)a).a).加速器电子束标称能量为加速器电子束标称能量为20MeV,20MeV,当当SSD=100cmSSD=100cm，限光筒限光筒10101