10-50kV X射线水吸收剂量的测量与研究

X射线水吸收剂量是辐射剂量学的重要物理量,它的精确测量在放射治疗中至关重要。开展低能X射线水吸收剂量的研究与测量,可为完善水吸收剂量溯源体系及扩宽计量部门校准范围提供重要技术支持。确定低能X射线水吸收剂量的测量方法,在辐射场中使用PTW23344电离室对10-50 k V的治疗水平辐射质下的X射线水吸收剂量进行了测量。最终得到了电离室的水吸收剂量刻度因子N_D以及厚度为6 cm有机玻璃前表面的水吸收剂量D_W。本项工作为建立国内X射线水吸收剂量标准及进行国际比对提供了条件和基础。     

水箱中电离法测量X射线水吸收剂量

本文基于电离法对X射线水吸收剂量进行了测量与研究,确定了管电压在100 k V以上的X水吸收剂量射线测量方法。在基准辐射场建立了管电压为100 k V的治疗水平X射线辐射质,通过引用文献插值得到水与空气的质能吸收系数之比和PTW 30013型电离室的扰动因子。基于计算公式得到PTW 30013型电离室的水吸收剂量校准因子,同时在水箱中测量了该辐射质下水深2 cm处的X射线水吸收剂量。     

Mo靶X射线空气比释动能及校准因子测量

使用低能X射线自由空气基准电离室对乳腺Mo靶X射线场的空气比释动能进行量值复现,利用绝对测量方法测得电离电流值,结合相关修正因子计算得到该辐射场中600 mm处四个辐射质的空气比释动能值;在同一点处使用传递电离室RC6M进行测量,得到该电离室的刻度因子,与BIPM所测得的刻度因子相差最大为0.13%,在不确定度范围内相符。     

X(γ)刀吸收剂量测量方法研究

利用自制的直径f160mm有机玻璃球形模体和能够插入球形模体中心的PTW31006型0.015cm3尖点电离室测量了3种X(g)刀的等中心处不同辐射野的吸收剂量,并与半导体探测器(灵敏体积为1mm2?.5mm)的测量数据进行了比对,对电离室和半导体探测器的不同适用范围进行了分析,给出了一种适合X(g)刀的吸收剂量测量方法。     

治疗水平X射线辐射质的建立

用防水型电离室,在X射线标准辐射场下建立了六个X射线辐射质,通过拟合法得到了半值层,计算了同质系数及有效能量。并对X射线水吸收剂量校准因子进行初步的计算。结果表明:六种辐射质的半值层与检定规范推荐值偏差均在1.8%以内,满足建立辐射质的要求,可为X射线水吸收剂量的研究提供了参考。     

10～100kV自由空气电离室

介绍了该实验室建立的低能X射线(10～100kV)自由空气电离室。该电离室设计了三个不同宽度的收集极用于不同kV值的X射线测量。电离室测量照射量的总不确定度对25～100kV估计为0.39％(K=1),对10kV估计为0.45％(K=1)。该自由空气电离室与英国NE公司生产的治疗级次级标准剂量计NPL-2560比对,其结果与英国国家物理实验室     

X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

为开展X射线在治疗水平剂量率下的量值溯源与传递工作,依据IEC 60731—1997标准的要求,建立了管电压为10~250 kV、剂量率范围为1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置。其中10~60 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø60 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在2.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.8％、重复性为0.1％。60~250 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø80 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在1.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.7％、重复性为0.03％。标准装置辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度为3.0％ (k=2),经测量,装置的各项性能指标均满足治疗水平剂量检测仪器的检定/校准要求。     

低剂量率X射线辐射质的建立与仪器校准

辐射环境监测仪器的校准是评价仪器性能、保证量值准确可靠的重要方式。为了解决剂量仪表在低剂量率条件下的量值溯源问题,在X射线辐射场中通过进一步增加附加过滤的方式,建立了55 kV、70 kV、100 kV、170 kV和240 kV参考辐射质并测量其能谱,运用序蒙特卡罗程序EGS（Electron Gamma Shower）模拟各辐射质的能谱,计算出辐射质半值层及平均能量,模拟能谱与实测能谱的平均能量相对偏差不超过1.6%。利用大体积球形电离室完成参考点处空气比释动能率的测量,并对常用的辐射环境监测仪器进行了校准。结果表明：随着附加过滤的增加,剂量率逐渐减少,所建立的辐射质剂量率范围为606～4 451 nGy·h^-1,不确定度为6.0%（k=2）;高气压电离室、6150AD剂量率仪校准测量结果不确定度为7.0%（k=2）。     

胶片扫描法对低能X射线标准辐射场的研究

采用胶片剂量计测量了低能X射线辐射装置距X射线光管焦斑不同距离辐射野的大小,得出在距离光管焦斑1 000 mm的参考面辐射野大小及均匀性,并与二维矩阵电离室扫描结果进行了对比。实验结果表明,在距X射线光源焦斑1 000 mm处,在保证直径为100 mm的均匀野的条件下,非均匀性不大于1.5%。在保证非均匀性不大于5%和50%条件下,均匀野大小分别为130 mm和145 mm,满足了低能X射线空气比释动能基准装置量值复现,国际比对和向下量值传递的要求。     

低能X射线照射量绝对测量

在10～50kV低能X射线范围复现伦琴,一般采用平行板自由空气电离室。基于低能X射线的特点:电离室的结构比较小型化,这就增加了设计、加工的难度,因此要达到复现伦琴的足够精确度,即使是在完善的实验条件下,也必须引入相应的修正。