医用加速器X-射线射野剂量分布的蒙特卡罗模拟与实验测量

用电离室测量及蒙特卡罗方法计算水模体中瓦里安6 MV X-射线射野的百分深度剂量和射野离轴比,对测量和计算结果进行比较和分析。结果表明:10 cm×10 cm射野百分深度剂量在0-20 cm深度范围内,按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为96.47%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.23%;射野离轴比按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为97.56%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.42%;10 cm×10 cm射野深度剂量中的电子线份额为5.3%,40 cm×40 cm射野深度剂量中的电子线份额为15.2%。通过电离室测量和蒙特卡罗计算的方法能够确定X-射线射野的剂量分布特性。     

医用直线加速器入射电子束能量的快速模拟确定

寻找一种医用直线加速器模拟时入射电子打靶能量的快速确定方法,从而节省调试所需的时间。利用蒙特卡罗软件包EGSnrc/BEAMnrc针对Varian 600C、Trilogy和Edge无均整模式FFF(Flattening Filter Free),标称能量均为6 MV的情况,模拟计算射野分别为3 cm×3 cm、10 cm×10 cm、40 cm×40 cm时,不同能量的入射电子打靶产生的X射线在水体模中的剂量分布;通过分析模拟所得到的结果,寻找确定入射电子打靶能量的方法。当入射电子打靶能量在5.5～6.5 MeV范围内时,不同射野的百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)对入射电子打靶能量"不敏感";3 cm×3 cm和10 cm×10 cm的离轴比(Off Axis Ratio,OAR)对入射电子打靶能量"不敏感";40 cm×40 cm的OAR对入射电子打靶能量十分"敏感",具体表现为:在离轴距离为14.5～19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值,随着打靶能量的上升而下降,即每提高0.1 MeV,Varian 600C、Trilogy、Edge FFF分别下降0.82%、0.98%、0.47%。通过对在离轴距离为14.5～19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值和入射电子打靶能量进行拟合,由拟合结果和OAR测量值反推模拟所需的入射电子打靶能量,利用反推的打靶能量作为输入,模拟产生的X射线在水体模中的PDD、OAR,与测量值相比,差异均在1%之内。     

医用直线加速器的Monte Carlo模拟

用EGSnrc/BEAMnrc程序对Varian 600C医用直线加速器进行模拟.通过模拟结果和测量结果相比较,确定加速器治疗头的入射电子柬参数,并分析入射电子束参数对百分深度剂量和离轴比的影响、射野大小对百分深度剂量的影响.模拟结果和测量结果相当一致,模拟结果可用于进一步的研究工作.     

6 MV Truebeam治疗头的MC模拟与特性研究

用MC程序EGSnrc准确快速地模拟6 MV Varian Truebeam医用直线加速器治疗头,分析其能谱特性,并验证模拟结果的准确性,为后续更精确的剂量计算建立基础。以Varian公司提供的出束窗口位置处的IAEA相空间文件作为输入源,模拟计算源皮距为100 cm,射野大小为10 cm×10 cm的治疗野平面上的粒子相空间分布,并以此粒子相空间数据为基础进一步模拟计算了边长为30 cm的标准水体模中的剂量分布。通过对数据分析得到了治疗野平面上的粒子能谱、角分布、平均能量、粒子注量等信息,以及均匀水体模中光子的百分深度剂量和离轴比,所得结果与文献报道符合较好。结果表明EGSnrc程序能够准确快速地模拟加速器治疗头,其剂量的模拟计算结果可为临床放射治疗供很好参考。     

中子剂量当量仪的设计

为了提高中子剂量当量测量的准确度,利用MCNP5程序模拟优化了一种球形中子剂量当量仪的能量响应曲线。模拟结果表明,当聚乙烯厚度为10 cm,镉片处于聚乙烯慢化体中0.9–1.0 cm、半径为0.45 cm、长度0.1 cm时,在能量为2.53×10–8–10 MeV,能量响应因子为0.2–1.8,并与相关剂量仪性能进行比较,从而验证了此中子剂量当量仪设计的准确性。     

医用电子直线加速器临床测试

使用电离室 胶片和LiF剂量元件对国产医用直线加速器所产生的高能X线和β线作了与临床治疗直接有关的几个物理剂量参数的测试和计算,其结果如下。 1.X线能量确定 我们采用电离比值法和半值深度法测量X射线能量。 (1)电离比值法 用电离室在水体模中分别测得中心轴深度10cm和20cm处的电离量(J_(10)和J_(20)),然后由文献[1]求出最大光子能量。 (2)半值深度法 用电离室和胶片方法测得的8MeVX线中心轴D_d％曲线(见图1),二者平均误差<3％。测得的半峰值深度与HPA(医院物理学家协会)公布的深     

高剂量率铱-192微型源在水模中的剂量分布计算

根据核通公司提供的高剂量率(HDR)微型铱源(Ir-192)的结构,计算其在水模体中的剂量分布情况,为后装治疗中的物理剂量优化提供数据.方法是采用蒙特卡罗程序(EGSnrc)计算源中垂轴上(径向)的剂量分布和中心轴方向紧靠不锈钢外壳处的剂量分布.计算结果表明源中垂轴上剂量随离轴距离的增加递减,中垂轴外的剂量分布呈各项异性,不锈钢外壳对剂量计算的影响可以忽略.     

瓦里安扩充型动态楔形板的蒙特卡罗模拟与验证

基于蒙特卡罗方法模拟Varian直线加速器扩充型动态楔形板,建立动态楔形板的质量保证新工具。使用BEAMnrc的DYNJAWS组件模拟动态楔形板,建立加速器源模型,用DOSXYZnrc程序计算体模内的深度剂量和离轴剂量,获得不同角度楔形板的楔形因子和离轴剂量分布曲线,与相同条件的测量结果进行对比,验证动态楔形板模型的精确性。蒙特卡罗模拟结果与测量结果取得了很好的一致,偏差小于2%。表明使用蒙特卡罗程序建立扩充型动态楔形板模型是可行的,能够满足临床应用的质量保证需要。     

点核积分计算6711型~(125)I籽粒源剂量参数

使用点核积分方法计算6711型~(125)I籽粒源参数,根据美国医学物理学家协会(American Association of Physicists in Medicine,AAPM)TG-43U1号报告推荐的剂量参数计算公式,可以获得6711型~(125)I籽粒源各参数。与AAPM TG-43U1推荐值比较,剂量常数相差6.76%,径向剂量函数值(不包括0.1 cm、0.15 cm、0.25 cm)最大相差2.27%,最小相差0.02%;与MCNP5(A General N-Particle Transport Code,Version 5)方法计算结果比较,剂量常数相差6.19%,径向剂量函数值(不包括0.1 cm、0.15 cm、0.25 cm)最大相差6.65%,最小相差0.06%。结果与推荐值符合较好,证明点核积分能够应用于籽粒源剂量参数计算。     

15MeV医用电子直线加速器治疗室内光核中子辐射场的研究

医用电子直线加速器产生的X射线已广泛的应用于放射治疗过程。由于X射线能量高于某一阈值与周围物质发生(γ,n),(γ,2n)反应而产生光核中子,导致治疗过程中,存在一定程度的中子污染危害。采用Monte-Carlo模拟方法,以点源模型对一台工作在15MeV能量档的Primμs-M型医用电子直线加速器,对照射野在0cm×0cm、3cm×3cm、5cm×5cm、10cm×10cm和20cm×20cm时,使用CR-39固体核径迹探测器和中子气泡探测器(BND)对照射野及照射野外中子剂量分布进行了测量,并对光中子剂量分布进行了模拟。测量和模拟的结果均表明,单一照射野内,光核中子引起的剂量随照射野周长减少呈指数增强趋势。随着照射野面积增大,光核中子总注量逐步增强。采用调强适形放射治疗时,光核中子引起的中子剂量贡献不容忽视。     

游泳池反应堆热柱中子束空间分布、能谱及剂量参数的测定

测量了中国原子能科学研究院游泳池反应堆热柱孔道外中子束的轴向和径向分布、超热中子谱及剂量参数。中子注量率随轴向距离增大而减小,其衰减规律与一个位于热柱孔道内之孔道轴线上某一点处的点源的情况相似;热中子与超热中子等效点源距热柱孔道口的距离分别为157和212em。采用E~(-α)与E(1′2)exp(-E/T)相结合的谱函数拟合超热中子谱,借助最小二乘法解谱而得出谱参数α:1.03,T=1.85MeV,平均能量约为0.97MeV。在3MW热功率下,距孔道口50cm处的热中子与超热中子注量率分别为1.61×10~7和6.1×10~4n/cm~2·s,剂量当量率分别为62和2.9cSv/h;热柱孔道口处的γ剂量当量率约为60cSv/h。     

α粒子和Kr~+对CaCeTi_2O_7的辐照损伤的Monte Carlo模拟

为研究高能粒子辐照条件下CaCeTi_2O_7基体的微观损伤机制,利用蒙特卡罗软件包SRIM模拟α粒子和Kr~+在0.1~10.0 MeV入射能量范围内,CaCeTi_2O_7的阻止本领、能量损失、平均投影射程和空位分布。结果表明,当不同能量的α粒子入射时,平均投影射程为0.43~40.32μm,平均一个α粒子在单位纳米深度产生的空位数约为10~23个,CaCeTi_2O_7以电子阻止本领为主,能量主要以电离能损的方式损耗;当不同能量的Kr~+入射时,平均投影射程为0.04~2.76μm,平均一个Kr~+在单位纳米深度产生的空位数约为106~2 488个,随着入射粒子能量的增加核阻止本领逐渐减小,电子阻止本领逐渐增加,能量损失方式由声子能损向电离能损方式转变。入射角度由0°增加至75°时,α粒子入射造成的损伤区深度由14.5μm减小至4.0μm,Kr~+入射造成的损伤区深度由1.57μm减小至0.2μm。     

利用深度剂量数据重建放射治疗X射线能谱

利用深度剂量测量数据重建放射治疗X射线能谱,并对重建方法进行评价。先用Monte-Carlo模拟计算60个单能光子束的深度剂量分布作为基函数,然后使用Cimmino迭代法对测量的深度剂量进行线性拟合,得到相应射野每个单能光子束对测量深度剂量的贡献权重,即放射治疗所用的轫致辐射X射线的相对能谱。考虑机头组件散射对能谱的影响,计算中采用双源模型,在等中心平面分3个区域(5cm×5cm、10cm×10cm～5cm×5cm、20cm×20cm～10cm×10cm)重建能谱。最后将分区重建能谱与10cm×10cm射野重建能谱进行比较,对重建方法进行评价。结果表明:利用双源模型重建能谱更符合临床实际情况,分区能谱较不分区能谱计算的深度剂量更符合实际测量深度剂量。     

医用发泡胶对粒子剂量影响的模拟研究

目前发泡胶在放疗定位中运用广泛,但其对加速器基础剂量影响并无相关报道。研究不同厚度的发泡胶在医用电子直线加速器均整(Flattening Filter,FF)和非均整(Flattening Filter Free,FFF)两种模式对粒子剂量的影响,为临床使用提供参考。利用蒙特卡罗程序EGSnrc进行建模和计算,首先根据厂家提供的发泡胶参数建立PEGS4材料库与截面数据,利用BEAMnrc建立Varian True Beam系列不同射野的加速器机头模型并进行计算,生成对应的相空间文件;然后利用BEAMdp分析不同模型结构产生的射线能谱、能量注量的差异。最后利用Dosexyznrc计算分析不同厚度发泡胶在固定射野和固定厚度发泡胶在不同射野对粒子剂量的影响。结果表明:在有发泡胶时两种模式下的百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)都有不同程度的向前移动的现象,导致表面剂量增加,但对射线则影响不大。FF模式下当发泡胶厚度≤5 cm时,同一深度最大剂量偏差≤2%,而当发泡胶厚度达到10 cm时,同一深度最大剂量偏差高达6%,且两种模式下PDD0都超过90%。在两种模式下发泡胶对射野离轴比和半影都有较大影响,射野越小对粒子剂量影响也越小。临床使用发泡胶时尽量将厚度控制在5 cm以内,当需要使用较厚发泡胶时,建议使用FFF模式;使用立体定向放射治疗时发泡胶对剂量影响不大。     

HT-6M托卡马克X射线剂量场的研究

本文对HT-6M托卡马克装置在运行时所产生的X射线剂量,能量进行了测量研究。真空空环表面剂量较大,变化范围:2.3×10~2～1.6×10~4mSv;大厅剂量变化范围(距环表面2m外)0～1.8×10~2mSv。测量表明,X射线能量是比较宽的连续谱,并且随测量位置和方向的不同而有一定变化。经实验估计能量≤500keV的X射线约占85%左右。本文给出的剂量数据为装置正常运行提供了防护和安全评价的依据。     

锰浴测量装置参数研究

锰浴法是测量中子源强度普遍采用的方法之一。根据锰浴测量装置参数,采用模拟方法开展锰浴测量装置参数的研究,结果表明：MnSO4溶液浓度在17.3%～38.6%时,溶液总中子吸收份额和锰的热中子俘获份额较高,减少中子逃逸和截面比的不确定度;球形锰池半径在45～60 cm时,可获得较高的溶液体积比活度和较低的中子逃逸份额。同时利用蒙特卡罗模拟程序MCNP(Monte Carlo N–Particle Transport Code System)计算时发现,当粒子数达到10万时,修正因子数值基本稳定,由输入粒子数带来的统计涨落不确定度可以忽略。根据计算结果建立了一套锰浴测量基准装置,并进行中子源国际比对和12枚中子源测量,测量结果与参考值均在不确定度范围内一致,为以后锰浴测量装置的建立提供参考。     

外照射辐射监测中的运用量——ICRU第39号报告简介

辐射防护的基本限值量是人体器官剂量当量 H_T 和有效剂量当量 H_E。但是,H_T 和 H_E 都无法直接测量。为便于辐射防护评价,国际放射防护委员会(ICRГ)曾建议,在外照射情况下,采用剂量当量指数 H_I 作为辐射防护的次级限值量,即当身体内剂量当量的实际分布不明时,可以估算由软组织等效材料组成,直径为30cm 的 ICRU 球中,深度大于10mm 范     

电子束辐射交联电线电缆剂量分布的测量

在电线电缆辐射加工中,测量绝缘介质层中的电子吸收剂量及其分布,从而为实现产品质量控制提供了技术保证。根据电子束辐照电线电缆的工艺特点,利用经硫酸铈化学剂量计校准的带状兰色赛璐芬或三醋酸纤维素薄膜剂量计缠绕在电线电缆的芯线上,模拟电缆的介质层。在自行改装的扫描分光光度计上连续读测薄膜的光密度变化,曲线的每一个波峰代表了每一层剂量分布的极大值,其包络线代表了在射束方向上的介质层中的深度剂量分布。利用碰撞阻止本领比,可以得到绝缘介质中吸收剂量及其分布。实验表明,介质层中的剂量分布是以下三个过程的累积效应:电子能量随深度的变化;从芯线表面的电子反散射贡献;来自邻近线缆和辅助设备的散射线的贡献。     

125I粒子源剂量计算参数模拟研究

国产125I粒子源的银棒末端结构为直角型,与典型的6711型粒子源结构略有不同,结构不同会对剂量计算参数产生一定影响。本文针对国产粒子源结构,利用蒙特卡罗方法计算美国医学物理学家协会（AAPM）在TG43-U1报告中推荐的剂量计算参数,并分析研究银棒末端结构对剂量计算参数的影响。模拟得到国产¹²⁵I粒子源剂量率常数为0.955 cGy·h^-1·U^-1（空气比释动能强度基于点探测器计算得到）,与TG43-U1推荐值较接近,两者仅相差1.03%,更加精细地计算了在源中垂线0.05~10 cm（1 cm间隔）范围内的径向剂量函数,拟合得到较好的经验公式,得到在0°~90°（5°间隔）、距源中心0.25~7 cm（2 cm间隔）范围内的二维各向异性函数,通过对比分析得到银棒末端为直角型结构时的二维各向异性函数在r=0.25 cm处会引起驼峰区。     

不锈钢中离子注入氦的分布及其效应

为模拟辐射效应,使用增强质子背散射、SEM、TEM和显微硬度等测量手段进一步研究了He离子注入HR-1型不锈钢中的行为。离子束能量和剂量区间分别为30～170keV和10~(15)～10~(18)He~ /cm~2,靶温区为77～673K,部分样品进行了升至1323K的恒时退火实验。研究了注入He的分布特征、起泡过程、He泡结构及He的释放特性。也测量了不同剂量下注氦层显微硬度的变化。