1、腫瘤放射物理學3第三章 電離輻射吸收劑量的測量電離輻射沉積能量人體組織生物效應吸收劑量X(),電子束1 劑量學中的輻射量及其單位2 電離室測量吸收劑量的原理3 電離輻射質的確定4 吸收劑量的校準6 吸收劑量的其它測量方法1 劑量學中的輻射量及其單位國際輻射單位與測量委員會(ICRU)第33號報告 （International Commission on Radiation Units and Measurements)一、粒子注量（particle fluence) 輻射場中以某一點為球心的一個小球，進入該小球的粒子數dN與其截面da的比值 單位: m-2 粒子注量率截面da必須垂直于粒子的入

2、射方向二、能量注量（energy fluence）進入輻射場內某點處單位截面積球體的粒子總動能，它等于dR除以da所得的商。-2 能量注量率粒子注量和能量注量之間的關系：單能 非單能 E為粒子能量 為同一位置粒子注量的能譜分布 三、照射量（exposure）X（）輻射在質量為dm的空氣中釋放的全部次級電子（正負電子）完全被空氣阻止時，在空氣中形成的同一種符號的離子總電荷的絕對值（不包括因吸收次級電子發射的軔致輻射而產生的電離）dQ與dm的比值，即-1。曾用單位為倫琴（R），1R2.5810-4C. kg-1。 照射（量）率：單位時間內照射量的增量。 注意：1、照射量和照射量率只對空氣而言，只是

3、從電離本領的角度說明X射線或射線在空氣中的輻射場性質，僅適用于X射線或射線 。 2、根據照射量的定義，dQ中不包括次級電子發生軔致輻射被吸收后產生的電離，這在X（）射線能量較高時會有明顯意義。 在單能光子輻射場中，同一點上的照射量X與能量注量之間的關系：四、吸收劑量（absorbed dose）dm為被照射物質的質量， 為其吸收的輻射能。 吸收劑量的國際單位（SI）為：Jkg-1。國際單位專用名稱是戈瑞（Gy）， 舊有專用單位為拉德（rad）,1Gy=100rad。 吸收劑量適用于任何類型和任何能量的電離輻射，以及適用于受到照射的任何物質。 數值上吸收劑量可表示為: 五、比釋動能（kineti

4、c energy released in material，kerma）不帶電電離粒子在質量為dm的介質中釋放的全部帶電粒子的初始動能之和。 -1；專用名為Gy。 比釋動能用以衡量不帶電電離粒子與物質相互作用時，在單位物質中轉移給次級帶電粒子初始動能的總和的多少的一個量，因此與吸收劑量不同，比釋動能只適用于間接致電離輻射，但適用于任何介質。 六、當量劑量（equivalent dose）當量劑量HT等于某一組織或器官T所接受的平均劑量DT，R，經輻射質為R的輻射權重因子（radiation weight factor）wR加權處理后的吸收劑量。-1-1。 當量劑量是輻射防護劑量學的基本的量，是

5、在嚴格意義上的吸收劑量。輻射權重因子代表特定輻射在小劑量照射時誘發隨機性效應的相對生物效應（RBE）的數值。Radiation Weighting factorsRadiation Type and Energy RangeRadiation Weighting Factor, WRX and rays, all energies1Electrons, positrons and muons, all energies1Neutrons: 100 keV to 2 MeV20 2 MeV to 20 MeV10 20 MeV5Protons, (other than recoil proton

6、s)and energy 2 MeV,2-5 particles, fission fragments,heavy nuclei20ICRU 60, 1991七、照射量、吸收劑量、比釋動能的關聯和區別（一）間接致電離輻射的能量轉移和吸收 在放射性治療中主要指X（）輻射，其與介質相互作用損失能量，可以分為兩步：（a）全部或部分能量轉移，次級電子；（b）大部分次級電子以電離或激發的形式損失能量；而少數次級電子與介質原子的原子核作用，發生軔致輻射產生X射線。 光子能量在（a）點釋放出次級電子的損失，即光子的能量轉移，以比釋動能來度量；沿徑跡（b）的損失，即光子的能量被介質吸收，以吸收劑量來度量。 只

7、有當次級電子的射程很短，能量很低時，次級電子一產生就將其獲得的光子轉移能量全部釋放給作用點附近的介質，此時介質作用點（a）處體積元內所吸收的次級電子能量，即吸收劑量，在數值上恰好等于入射光子釋放給作用點（a）處的比釋動能。 （二）電子平衡 電子平衡或廣義的帶電粒子平衡是利用比釋動能計算吸收劑量必須附加的最重要條件之一。“電子平衡”： 在O點處，所有離開小體積V的次級電子帶走的能量，恰好等于進入小體積V的次級電子帶入的能量。 電子平衡成立的條件： （1）小體積V周圍的X（）輻射場必須均勻，以使V周圍X（）光子釋放的次級電子的注量率保持不變。這不僅要求V周圍的輻射強度和能譜不變，而且要求V周圍（圖

8、中虛線以內部分）的介質是均勻的。 （2）小體積V在各個方向離開介質邊界的距離d要足夠大，至少要大于次級電子的最大射程。嚴格講，上述條件難以實現，特別是近輻射源處，輻射強度隨位置變化顯著；以及兩種不同介質的交界處，為非均勻介質，都不可能滿足電子平衡的條件。但在實踐中，需對某些條件作些處理，以使在一定的精度范圍內，可認為電子平衡成立。如當X（）射線能量較低時，由于次級電子射程相對較短，X（）光子的衰減可以忽略，則在某些受照射的介質中，可認為近似存在電子平衡。 （三）照射量和比釋動能 在電子平衡條件下，并且由次級電子產生的軔致輻射可以忽略時，兩者的關系為 ：實際上，在低原子序數介質如空氣、水、軟組織

9、中，比釋動能可以分成兩部分，即 因此，空氣介質中照射量和比釋動能的關系實際為 （四）照射量和吸收劑量當滿足電子平衡條件時，在空氣介質中，照射量和吸收劑量數值上的關系照射量和吸收劑量的轉換關系式：（五）吸收劑量和比釋動能 在滿足電子平衡條件下，且由次級電子產生的軔致輻射可以忽略時，介質中某一點的吸收劑量和比釋動能在數值上是相等的。 在電子平衡條件不滿足時，引入一個電子平衡系數qe。 電子平衡系數定義：表示X（）光子輻射在一小體積單位內沉積的能量Edep與在同體積內電離過程中釋放的能量Ecol之比， 即 qeEdep/Ecol對幾個區域的說明： 在建成區域內某一體積單元， X()射線產生次級電子的

10、能量并未在此小體積中全部被沉積。即： qe 當其深度等于次級電子的最大射程時，X()射線在介質中的衰減可以忽略，滿足電子平衡。即：qe 隨深度進一步增加， X()射線按指數衰減，使其比釋動能下降， X()射線產生的次級電子主要沿入射方向，在某一點沉積能量的次級電子產生于沉積點前面，因此，在平衡點之后qe吸收劑量比釋動能 照射量 電子平衡次級電子的韌致輻射可以忽略DK小結：基本概念照射量、吸收劑量、比釋動能 （定義、單位）電子平衡及其成立的條件照射量、吸收劑量、比釋動能的關聯和區別 2 電離室測量吸收劑量的原理確定吸收劑量的主要和常用方法：用劑量計測量在介質內設一個充氣空腔。如果知道空腔內的帶電

11、粒子注量與空腔周圍介質中的帶電粒子注量之間的關系，就可以由空腔內的電離電荷來確定介質中的吸收劑量。在一般情況下是將輻射敏感元件置于介質內，根據敏感元件提供的特定信息確定介質的吸收劑量。輻射敏感元件的密度可能與介質的相差較大，材料成分可能有所不同，從而在介質內構成一個不連續的區域，稱為腔室。腔室可以由氣體、液體或固體材料構成。氣態的腔室稱作空腔。 利用電離電荷測量劑量的方法稱為電離法。電離輻射探測器： 把電離電荷不加放大地完全收集起來的器件叫電離室。 將每個輻射粒子產生的初始電荷成比例地加以放大的氣體放電器件叫正比計數器 。 對每一個電離事件均給出一個經過放大但幅度與初始電離事件的大小無關的信號

12、，這種器件叫G-M計數管。 正比計數器G-M計數管電離室一、電離室的工作機制基本過程：通過測量電離輻射在與物質相互作用過程中產生的次級粒子的電離電荷量，由計算得到吸收劑量。（一）電離室的基本原理電離輻射在靈敏體積內與空氣介質相互作用產生次級電子。這些電子在其運動徑跡上使空氣原子電離，產生正、負離子對。在靈敏體積內的電場作用下，正、負離子向兩極漂移在外電路形成電流。在電離平衡條件下，測量到的電荷，理論上應該為次級電子所產生的全部電離電荷量。根據這一原理制成自由空氣電離室。一般為國家一級或二級劑量標準實驗室所配置，作為標準，主要用于對現場使用的電離室型劑量儀進行校準，并不適合現場如醫院使用。（二）

13、指形電離室（thimble chamber） 圖（a）：設想空氣外殼，中心空氣氣腔。外殼的半徑等于空氣中次級電子的最大射程，滿足電子平衡。與自由空氣電離室具有相同功能。（二）指形電離室（thimble chamber） 圖（b）：將圖（a）的空氣外殼壓縮，而形成固態的空氣等效外殼。該種材料中達到電子平衡的厚度可遠小于自由空氣的厚度。（二）指形電離室（thimble chamber）圖（c）：指形電離室的剖面圖。壁材料一般選石墨，內表面涂有導電材料，形成一個電極。中心 收集極由原子序數較低的材料制成。室壁與空氣外殼等效。（二）指形電離室（thimble chamber） 指型電離室為空氣等效電離

14、室，室壁用固態的空氣等效材料制成，其有效原子序數接近空氣的有效原子序數(Z=7.67)。由于固態空氣的密度遠大于自由空氣，即室壁可以做的很薄就可達到電子平衡。室壁材料通常使用石墨，有效原子序數接近碳(Z=6)，因此室壁材料在空腔中產生的電荷略小于自由空氣電離室，選用有效原子序數略大的鋁材料制成的中心電極可部分補償室壁材料的不完全空氣等效。二、電離室的工作特性 實際使用時，必須了解電離室本身所具有的特性，注意掌握正確的使用方法和給予必要的修正。（一）電離室的方向性 電離室的靈敏度會受到電離輻射入射方向的影響。正確的使用方法：平行板電離室應使其前表面垂直于射線的中心軸；指形電離室應使其主軸線與射線

15、束中心軸的入射方向相垂直。（二）電離室的飽和性 在電離室電壓較低時因熱運動導致帶電離子由密度大處向密度小處擴散，正負離子在到達收集極前可能相遇復合成中性原子或分子，影響電離效應和電離室信號之間對應關系。 電離室工作電壓逐漸增加，離子漂移速度增加，復合和擴散基本消除，電離室輸出信號不再隨工作電壓而變化。電離室工作在電離室的飽和區。 電壓繼續增高，碰撞電離使離子數目增殖，輸出電流急劇上升，超出正常工作電壓。OA段：逐漸克服復合與擴散的影響，電流。AB段：復合與擴散消除，電流基本保持恒定。BC段：產生碰撞電離，電流。（三）電離室的桿效應 電離室的金屬桿和絕緣體及電纜，在輻射場中，會產生微弱的電離，疊

16、加在電離室的信號電流中，影響電離室的靈敏度，這一效應稱為桿效應。電離室的桿效應一般較小（1%），但也有的電離室會高達10，在實際應用中應盡量避免并給予校正。（四）電離室的復合效應 電離室工作在飽和區中也還是存在復合效應，可采取“雙電壓法”作校正。電離室分別在兩個電壓V1和V2下，收集的電荷分別為Q1和Q2。V1為正常工作電壓，V1和V2的比值要大于3。利用二次多項式計算復合校正因子PS。對脈沖式或脈沖掃描式輻射，不同的(V1/V2)有不同的ai 值。（五）電離室的極化效應（polarity effect） 對于給定的電離輻射，電離室收集的電離電荷會隨收集極工作電壓極性的變化而變化，這種變化現象

17、稱為極化效應。引起極化效應的主要原因是：（1）對指形電離室，因電離室結構造成空間電荷分布依賴于電離室收集極的極性，又因正負離子遷移率不同造成收集效率的差異，這種差異可通過提高收集電壓而減少，但不能完全消除。（2）電離室靈敏體積以外收集到的電流也會引起電離室極化。 消除極化效應的影響可通過改變電離室工作電壓極性，取其測量平均值。極化效應應在0.5%。（六）環境因素的影響 對非密閉電離室，電離室空腔中的空氣密度隨環境的溫度和氣壓而變化。對溫度和氣壓的校正公式為： 此處，t和p分別為測量現場的溫度和氣壓，t的量綱為 0C，p的量綱為 mbar(毫巴)，T為國家標準實驗室校準該電離室時(包括靜電計)的

18、溫度，一般都轉換為20 0C。電離室受空氣濕度影響較小，如果校準時相對濕度為50，現場為2070，可以不做校準。三、電離室測量吸收劑量的原理原理：電離室可以用來測量電離輻射在空氣或空氣等效壁中產生的次級粒子的電離電荷。另外，在空氣中產生一對正負離子對所消耗的電子動能，基本為一常數，即平均電離能為W/e33.97J/C。用電離室測量吸收劑量分兩步： （1）用電離室測量由電離輻射產生的電離電荷； （2）用空氣的平均電離能計算并轉換成電離輻射沉積的能量，即吸收劑量。 （一）中低能X（）射線吸收劑量的測量 低于2MV-X射線或鈷-60 射線能量時，電離室的室壁可以滿足電子平衡條件，介質中的吸收劑量可以

19、用相同位置的照射量轉換。 空氣中和介質中吸收劑量之間關系：或令：A=(m/a) 為傳輸系數，表示能量通過室壁的份額，其值略小于1。（二）高能電離輻射吸收劑量的測量 電子平衡條件不滿足，根據布拉格格雷（BraggGray）空腔理論，電離輻射在介質中沉積的能量即吸收劑量，可以通過測量其置放在介質中的小氣腔內的電離電荷量轉換得到。 在氣腔的直徑遠遠小于次級電子的最大射程時，氣腔的引入不會對次級電子的分布產生影響。這樣介質吸收電離輻射的能量Em與氣腔中所產生的電離量Ja應有以下關系：式中，(S/)m /(S/)a為介質與空氣的平均質量阻止本領之比。此式為“布喇格-格雷”公式。 綜合低能X（）射線和高能

20、電離輻射（包括電子、X（）射線等）的測量原理，需注意以下幾點：（1）中低能X（）射線吸收劑量的測量，首先測量的可以是照射量，但電離室壁材料不僅空氣等效，而且室壁厚度要滿足電子平衡條件；（2）利用布拉格格雷理論測量吸收劑量時，就不需要電子平衡條件，因為根據空腔電離理論，氣腔中產生的電離電荷量只與介質實際吸收的能量有關。 （3）對空腔大小的要求 對中低能X（）射線測量時，只要電離室壁材料和空氣等效，對空腔的大小并沒有實際的限制。如在空氣中測量低水平輻射時，電離室的體積往往較大。 用空腔理論測量高能電離輻射的吸收劑量時，氣腔應足夠小，一般要小于次級電子的最大射程，但也不能過分小，以致造成由次級電子電

21、離產生的電子大量跑出氣腔，而使布拉格格雷關系式失效。小結：1、電離室基本工作原理2、指形電離室的工作特性（六點）3、電離室測量中低能光子吸收劑量原理4、電離室測量高能電離輻射原理（布拉格格雷空腔理論）3 電離輻射質的確定 電離輻射質的定義：電離輻射穿射物質的本領。 一、X（）射線質的確定 放射性治療中所用的X（）射線又分中低能X射線、高能X射線、放射性核素產生的射線，它們的射線質確定的方法不盡相同，需分別對待。（一）中低能X射線 通過X射線穿過某種介質時衰減的程度來定義，通常用半價層(half value layer，HVL)表示。 X射線穿過某種介質時遵循指數衰減規律。式中，N0：為入射的光

22、子數，l：為吸收體的厚度， ：為線性衰減系數。 半價層HVL為： HVL=ln2/ 臨床劑量學中，半價層通常按X射線機的球管電壓的大小和使用的過慮板，分別用鋁或銅材料的厚度來表示，如2mm Al，0.5mm Cu等。 （二）放射性核素產生的射線和1.33MeV，且概率相同。因此平均能量為1.25MeV。 對能譜較為復雜的放射性核素，須對不同能量的射線的衰變概率加權取平均。 一般用其核素名和輻射類型表示，如鈷-60射線、銫-137射線等。 （三）高能X射線（1）標稱加速電位。 高能X射線的射線質原則上也可以用半價層來表示，但是因高能X射線的穿透力較強，線性衰減系數隨射線質的變化比較小，因此高能X

23、射線的射線質通常用電子的標稱加速電位（nominal acceleration potential）表示，單位為百萬伏或兆伏（MV）。 電子的標稱加速電位應該等于電子擊靶前的電子束能量，但實際測量該值比較困難。（2）用輻射質指數（radiation quality index)表示 定義方法有兩種： （a）保持源到探測器的距離（SDD）等于源-軸距離（SAD），用水體模中20cm處與10cm處的組織模體比TPR的比值表示。（b）保持源到水體模表面的距離（SSD）等于源-軸距離（SAD），用水體模中20cm處與10cm處的百分深度劑量PDD的比值表示。10cm10cmSDD20cm10cm（a）

24、10cm10cmSSD20cm10cm（b）二、高能電子束射線質的確定 由于電子束是帶電粒子，它的能譜隨著射線在介質中的穿行而連續變化。對于高能電子束，主要關心的是模體表面和水中特定深度處的能量定義和表示方法。（一）模體表面的平均能量 高能電子束在模體表面的平均能量 ，是表示電子束穿射介質的能力和確定模體中不同深度處電子束平均能量的一個重要參數。確定方法：由高能電子束在水中的百分深度劑量曲線或百分深度電離曲線的半峰值劑量深度R50（cm）表示。 若R50,d由固定源探測器距離來測定，平均能量為： 若R50,d或R50,i 由固定源模體表面距離來測定，平均能量為： 或:（二）模體表面的最大可幾能

25、量 模體表面的最大可幾能量EP,0是一個常用的參數，由電子在水中的射程Rp確定。 射程的測量應在較大的射野和源體模表面的距離SSD=100cm條件下進行。 式中系數為：-1, -2 該值根據測量和蒙特卡羅方法計算得出，在150MeV能量范圍內，誤差為2。（三）不同深度處的平均能量 隨模體深度的增加，電子束的能量發生變化。在深度z處的電子束的平均能量 ，可近似用其表面平均能量 和射程 來表示： 此式，僅對低能電子束（E010MeV)或較高電子束能量時較小深度處時成立。小結：1、X()射線輻射質的確定2、高能電子束輻射質的確定4 吸收劑量的校準 校準的必要性：理論上設想的電離室，實際設計和制作是很

26、困難的，現場使用的電離室（指形電離室和平行板電離室），為了能適應實際測量需要，往往對有些條件作了近似處理。因此，將現場電離室直接用于測量各種類型的電離輻射的吸收劑量之前，必須進行校準，并選擇和確定與之相適應的相關系數。校準完成單位：國家級的計量監督部門，作為一級國家標準實驗室，或由其授權并經計量標準傳遞的地方計量監督部門，作為次級標準實驗室。校準執行的技術規程：IAEA和WHO發表的277號技術報告及其修訂版推薦的X（）射線和電子束吸收劑量測量的技術規程。我國國家技術監督局根據這一技術規程，于1991年頒布了國家計量技術規范，并于1992年實施。光子和高能電子束吸收劑量測定方法 中國計量出版社

27、 1991一、吸收劑量測量用電離室、模體、幾何條件的技術要求 由有照射量基準或空氣比釋動能基準的標準實驗室，負責對現場使用的測量儀表（電離室和靜電計）進行校準和檢驗，給出相關的照射量校準因子Nx或空氣比釋動能校準因子Nk，并對現場使用給予指導和檢查。 在吸收劑量測量中，不同輻射質的電離輻射對電離室的特性要求是不同的。 一般都是在水模體（簡稱水箱）中進行的。因為人體組織接受的電離輻射的吸收劑量，是通過在水模體中測得的吸收劑量轉換后得到的。 擾動因子PU，修正電離室對X（）射線或電子束在水中的注量產生的擾動影響。 有效測量點Peff，修正電離室氣腔內電離輻射注量的梯度變化。 不同輻射質有效測量點P

28、eff的位置，r為電離室氣腔半徑輻射質 Peff中能X射線 幾何中心 60Co 射線 0.6r 在水中測量吸收劑量，需規范測量的幾何條件，如為了克服水中吸收劑量梯度變化對劑量校準的影響，電離室應置于一特定深度，此為校準深度。固體體模中X()吸收劑量的測量如果在測量位置處，射線的能譜分布和原射線和散射線的注量在兩種介質中相同，則固體體模中吸收劑量轉換到水中吸收劑量公式為：因水和固體體模對射線的吸收不完全相同，需對測量深度進行校正：其中， 為平均質能吸收系數；ESC為散射校正因子（因固體材料的電子密度比水的要大，需作額外散射校正）； 為平均線性衰減系數。固體體模中電子束吸收劑量的測量 如果在固體材

29、料和水體模中，最大劑量深度dmax處電子的能譜和注量相同，則在水和固體中的吸收劑量為： 為平均非限制質量阻止本領，在0.150MeV能量范圍內是常數。如下表： 水/聚苯乙烯 水/有機玻璃 一般在dmax處電子的能譜和注量不相同，水和介質中吸收劑量關系為：w和m為dmax處水和介質的電子注量。 水和聚苯乙烯中深度dmax處的電子注量比值 （MeV） 二、中低能X射線吸收劑量校準 IAEA的方法： 先將現場使用的電離室，經國家標準實驗室的照射量基準或空氣比釋動能基準校準后，得校準因子NK，儀表讀數，角標c表示校準時使用的輻射質。根據它們的定義，在中低能X射線能量范圍內，兩到照射量校準因子Nx，或空

30、氣比釋動能M為校準時電離室劑量儀的個校準因子的關系為 在用戶現場如醫院，測量均勻水模體中用戶點的吸收劑量，將經過照射量或空氣比釋動能基準校準的電離室置放在水模體中，電離室 的中心 與P相重合。劑量儀儀表讀數為Mu（U為用戶所用電離輻射的輻射質），則 點的照射量為： 該式表示以 該式表示以 點為中心、直徑等于電離室外徑的一空氣腔置換電離室后的照射量。K為輻射質校正因子，表示當用戶現場使用的輻射質與電離室作校準時的輻射質不同時，對電離室的能量響應的校準。在中低能X射線的能量范圍內，電離室壁對射線的吸收校正和室壁材料不完全等效的校正，均包含在照射量校準因子NX之中。均勻水模體中P點的吸收劑量DW為如

31、用空氣比釋動能校準因子NK，DW為校正因子以修正空氣和電離室壁材料置換水后，對輻射場的擾動影響，也稱為置換校正因子。 為水與空氣質能吸收系數之比，Pu為擾動 對低能X射線（管電壓低于100kV）吸收劑量的校準，一般需用平行板電離室空氣中測量，然后將結果轉換成電離室位于水模體表面時的吸收劑量：或 B為反向散射因子。ICRU方法： ICRU第23號報告推薦，用電離室測量水中特定深度處的吸收劑量D，轉換公式為R為測量儀表讀數；F為照射量（單位R）對吸收劑量（單位cGy）的轉換因子，F因子依賴于X射線質，計算公式為，r為置換因子。三、高能電離輻射吸收劑量校準 IAEA方法,大致可分成三個步驟： 第一步

32、-2，得出空氣比釋動能校準因子NK或照射量校準因子NX。 第二步，定義用戶電離室的空氣吸收劑量校準因子ND：式中為校準條件下，電離室空腔內的吸收與空氣比釋動和照射量的關系分別為：劑量。此條件下的吸收劑量能 式中g為次級電子在空氣中以軔致輻射形式損失的能量份額，對于鈷-60射線，g0.003；Km為電離室材料空氣不完全等效的校正因子；Katt為電離室材料（包括平衡帽）對射線吸收和散射的校正因子。和 考慮應用方便，常用電離室的Km和Katt的數值以表格形式給出。 可以得出，以空氣比釋動能校準因子NK或照射量校準因子NX計算得到的空氣吸收劑量校準因子ND為：更適合國內應用 第三步，應用于用戶輻射場中

33、時，將經標準實驗室校準過的電離室置放在標準水模體中進行測量。根據布拉格格雷理論和關系式，水中特定位置高能X（）射線和電子束的吸收劑量，即電離室的有效測量點處的吸收劑量DW應等于式中：MU為經溫度和氣壓校準后的電離室劑量儀表讀數；止本領比值。為水與空氣的阻 Pcel為電離室中心收集極空氣不完全等效的校正因子。對由石墨、塑料制成的中心收集極，Pcel1。不同半徑鋁收集極的電離室Pcel因子查相應表格得到。小結：1、吸收劑量校準的技術要求 （了解）2、不同輻射質有效測量點的位置 （記憶） 中低能X射線 幾何中心 60Co射線 高能X射線 高能電子束 3、中低能X射線吸收劑量校準 （掌握） 1） NX

34、 或 NK 2） 對低能X射線（管電壓低于100kV）4、高能電離輻射吸收劑量校準 （掌握） 1） NX 或 NK 2） 3）空氣吸收劑量校準因子 除電離室方法以外，實踐中還使用量熱法、化學劑量計法等。有些場合下，更常用熱釋光、膠片、半導體等劑量測量方法。6 吸收劑量的其它測量方法一、量熱法 最直接、最基本的方法。 基本原理：當介質受到電離輻射照射后，介質所吸收的輻射能量，除少部分可能引起化學反應外，主要會轉換成熱能，從而導致該介質溫度的升高，溫度的變化直接反映了介質吸收輻射能量的程度，由此可確定介質的吸收劑量，根據這一原理制成的吸收劑量測量裝置稱為量熱計。 作為量熱計熱敏材料的吸收體過去常用

35、石墨和聚苯乙烯等，近十幾年來，以水為吸收體的水量熱計亦有了發展。如果輻射能量全部轉化成水的熱能，測量水溫的變化就可以直接得到吸收劑量。 作為吸收劑量測量的直接方法，量熱法具有良好的能響特性和極高的精度，一般在國家標準實驗室里作為吸收劑量的測量基準。二、化學劑量計法 物質吸收電離輻射的能量會引起化學變化，如果這一變化可以被測定，即可以使用它來測量吸收劑量。 其中使用最普遍、測量精度最高的是硫酸亞鐵化學劑量計，或稱弗瑞克劑量計。基本原理是，硫酸亞鐵水溶液經電離輻射照射，溶液中的二價鐵離子Fe2會被氧化成三價鐵離子Fe3。Fe3的濃度正比于硫酸亞鐵水溶液所吸收的輻射能量，用紫外分光光度計在波長為24

36、4nm和304nm處測量三價鐵離子的濃度，即可確定吸收劑量。 化學劑量計方法有較高的準確性。據報道，硫酸亞鐵化學劑量計與FARMER電離室方法相比較，X（）射線能量從60Co射線能量到25MV X射線、電子束能量10-25MeV內，其差別分別在0.1%1.3%和0.1%2.5%之間。三、熱釋光劑量計原理：根據固體能帶理論，具有晶體結構的固體，因含有雜質，造成晶格缺陷，稱為“陷阱”，當價帶上的電子獲得電離輻射的能量，遷躍到導帶，不穩定而落入“陷阱”，如對該物質加熱，會使電子重新回到價帶上，并將電離輻射給予的能量，以可見光的形式輻射出去。發光強度與“陷阱”所釋放的電子數成正比。而電子數又與物質吸收

37、輻射能量有關。經過標定，可測量吸收劑量。常用的熱釋光材料為氟化鋰(LiF，TLD-100)，有效原子序數為8.2，與軟組織（)比較接近，適合臨床應用。 熱釋光材料的劑量響應與其受輻照和加熱歷史有關，在使用前必須退火。如LiF在照射前要經過l小時400oC高溫和24小時80oC低溫退火。 它的劑量響應，一般在10Gy以前呈線性變化，大于10Gy則出現超線性現象。其靈敏度基本不依賴于X（）射線光子的能量，但對于低于10MeV的電子束，靈敏度下降510。熱釋光劑量計讀出系統框圖記錄儀放大器光電倍增管熱 源光濾過加熱盤高 壓 熱釋光材料的劑量響應依賴于許多條件，因此校準要在相同條件，如同一讀出器，近似

38、相同的輻射質和劑量水平下進行，經過嚴格校準和對熱釋光材料的精心篩選，測量精度可達到9597。 選擇使用發光效率高、發光曲線簡單和易于加工成型、物理和化學性能穩定的熱釋光材料，制成不同形狀及大小，便于作劑量建成區，近距離治療放射源周圍的劑量分布、患者劑量監測和劑量比對等特別需要場合之用。四、膠片劑量儀 放射照相用膠片組成：片基（厚度約0.2mm厚，透明）、乳膠（覆蓋在片基雙面或單面的含溴化銀晶體顆粒）、乳膠保護涂層。 當膠片受可見光或電離輻射照射時，溴化銀(AgBr)晶體顆粒中的銀離子（Ag）還原為銀原子（Ag），數個銀原子就形成所謂的“潛影”。洗片時，洗片液分子促使晶體顆粒的Ag還原為Ag，這

39、種轉變在含有“潛影”的晶體顆粒中進行得更迅速，因此選擇合適的洗片時間就形成高黑度差別的影像。 光學密度用來定量膠片黑的程度，用符號OD表示，定義為 式中：I0是光線入射強度，It是光線透過強度。沒有曝光的膠片也能阻止少量光線，形成本底密度，測量密度扣除本底密度稱為凈密度。 透明度也可用于表示膠片黑的程度，用符號T表示，定義為 光學密度概念一般用于膠片黑度測量，而透明度概念用于計算機圖像顯示處理中。 光學密度和透明度的測量儀器主要有光學密度計（又稱黑度計）、掃描儀和激光數字化儀三種類型。 膠片靈敏度（S）是指特定的光學密度與所接受的照射量或組織替代材料吸收劑量的比值。對于同一型號的膠片，其靈敏度

40、與射線能量、射線入射角度、照射劑量、洗片條件以及膠片的批號等因素有關，與照射劑量率無關。對于X（）射線，當滿足電子平衡條件時，膠片靈敏度正比于膠片與水的質能吸收系數的比值。膠片在劑量學中的應用主要有三個方面： （1）檢查射野的平坦度和對稱性； （2）獲取臨床常用劑量學數據，如高能 X（）射線的離軸比、電子束的百分深度劑量和離軸比； （3）驗證劑量分布，如相鄰射野間劑量分布的均勻性、治療計劃系統劑量計算的精確度。 測量時應保持膠片與模體緊密貼合，以免空氣間隙造成不規則的花斑和條紋；如果膠片放置于射野中心軸層面內，應保證膠片邊緣與模體邊緣齊。 與其他類型劑量儀相比，膠片劑量儀的優點是：（1）同時測量一個平面內所有點劑量，可以減少照射時間和測量時間；（2）有很高的空間分辨率；可以測量不均勻固體介質中的劑量分布。 但由于銀鹵化物膠