《放射物理与防护》教学ppt课件：7第七章：放射线的测量.ppt

第七章第七章 放射线的测量放射线的测量 首都医科大学潞河教学医院医学影像教研室首都医科大学潞河教学医院医学影像教研室 王珍琦王珍琦1 1、辐射场分布的测量、辐射场分布的测量 （对环境的测量）（对环境的测量）2 2、吸收剂量的测量、吸收剂量的测量 （对人体的测量）（对人体的测量）放射线的测量放射线的测量 第一节第一节 照射量的测量照射量的测量照射量的测量照射量的测量照射量：是以放射线在空气中产生的照射量：是以放射线在空气中产生的电离电离电荷电荷的数量来反映射线强度的物理量的数量来反映射线强度的物理量对照射量的测量：就是对对照射量的测量：就是对电离电荷的收集电离电荷的收集，是通过是通过空气电离室来空气电离室来实现的照射量的测量照射量的测量测量工具：测量工具：自由空气电离室（自由空气电离室（标准电离室标准电离室）：根据）：根据照射量的定义设计的，是对照射量进行直照射量的定义设计的，是对照射量进行直接绝对测量的标准仪器接绝对测量的标准仪器电离室测量的原理电离室测量的原理内容概要内容概要:一、电离室的工作机制一、电离室的工作机制二、电离室测量吸收剂量的原理二、电离室测量吸收剂量的原理 电离室测量的原理电离室测量的原理一、电离室的工作机制一、电离室的工作机制 电离室测量的基本过程是：通过测电离室测量的基本过程是：通过测量量电离辐射电离辐射在与物质相互作用过程中产在与物质相互作用过程中产生的生的次级粒子次级粒子的的电离电荷量电离电荷量。

电离室测量的原理电离室测量的原理（一）电离室的基本原理（一）电离室的基本原理 两个相互平行的电两个相互平行的电极之间充满空气，虚线极之间充满空气，虚线所包括范围，称为所包括范围，称为电离电离室灵敏体积室灵敏体积当电离辐当电离辐射，如射，如X X或或射线摄入射线摄入这个灵敏体积内，与其这个灵敏体积内，与其中的空气介质相互作用，中的空气介质相互作用，产生产生次级电子次级电子这些电子在其运动轨迹上使空子在其运动轨迹上使空气中的原子气中的原子电离电离，产生，产生一系列正负离子对一系列正负离子对电离室测量的原理电离室测量的原理在灵敏体积的电场作在灵敏体积的电场作用下，电子、正离子用下，电子、正离子分别向两级漂移，使分别向两级漂移，使相应极板的感应电荷相应极板的感应电荷量发生变化，形成量发生变化，形成电电离电流离电流在电子平衡在电子平衡条件下测到的电离电条件下测到的电离电荷，理论上应为次级荷，理论上应为次级电子所产生的全部电电子所产生的全部电离电荷电离室测量的原理电离室测量的原理根据以上原理可以制成根据以上原理可以制成自由空气电离室自由空气电离室主要由两个相互平行主要由两个相互平行的平板电极构成，极的平板电极构成，极间相互绝缘并连接到间相互绝缘并连接到电源电压的正负端，电源电压的正负端，电极间充有空气。

构电极间充有空气构成电离室的一个极板成电离室的一个极板与与电源高压电源高压的正端或的正端或负端相连，另一极板负端相连，另一极板与与静电计输入端静电计输入端相连，相连，称为收集级称为收集级电离室测量的原理电离室测量的原理在在实实际际应应用用中中，电电离离室室的的输输出出信信号号电电流流在在10 10 A A数数量量级级，为为弱弱电电流流，必必须须经经过过弱弱电电流流放放大大器器（静静电电计计）对对其其进进行行放放大大，此此类类静静电电计计通通常常称称为为剂剂量量测测量量仪仪如如下下图图所所示示，静静电电计计实实际际上上就就是是一一个个负负反反馈馈运运算算放放大器以三种方式测量电离室的输出信号：大器以三种方式测量电离室的输出信号：1 1、测量输出电荷量、测量输出电荷量2 2、测量输出电流、测量输出电流3 3、测量输出回路中形、测量输出回路中形成的电压信号成的电压信号-10电离室测量的原理电离室测量的原理自由空气电离室一般为国家一级或二级剂量标准自由空气电离室一般为国家一级或二级剂量标准实验室所配置，作为标准，在现场使用的电离室实验室所配置，作为标准，在现场使用的电离室型剂量仪进行校准，并不适合于在现场如医院使型剂量仪进行校准，并不适合于在现场如医院使用。

用标准电离室缺点标准电离室缺点1 1、体积庞大、体积庞大2 2、技术复杂、技术复杂3 3、不能作为现场测量、不能作为现场测量 实用型电离室实用型电离室 电离室测量的原理电离室测量的原理（二）实用型电离室（二）实用型电离室（指形电离室）（指形电离室）指指形形电电离离室室是是根根据据自自由由空空气气电电离离室室原原理理，为为便便于于常常规规使使用用而而设设计计的的图图a a表表示示的的电电离离室室设设想想有有圆圆形形空空气气外外壳壳，中中心心为为充充有有空空气气的的气气腔腔假假定定空空气气外外壳壳的的半半径径等等于于电电离离辐辐射射在在空空气气中中产产生生的的次次级级电电子子的的最最大大射射程程，满满足足进进去去气气腔腔中中电电子子数数与与离离开开的的相相等等，电电子子平平衡衡存存在在此此条条件件下下的的电电离离室室可可认认为为与与自自由由空空气气电电离离室具有等同功能室具有等同功能如如果果将将图图a a的的空空气气外外壳壳压压缩缩，则则可可形形成成图图b b所所表表示示的的固固态态的的空空气气等等效效外外壳壳，所所谓谓空空气气等等效效就就是是该该种种物物质质的的有有效效原原子子序序数数与与空空气气有有效效原原子序数相等。

子序数相等由由于于固固体体空空气气等等效效材材料料的的密密度度远远大大于于自自由由空空气气的的密密度度，该该种种材材料料中中达达到到电电子子平平衡衡的的厚厚度度可可远远小于小于自由空气的厚度自由空气的厚度电离室测量的原理电离室测量的原理 电离室测量的原理电离室测量的原理图图c c就就是是根根据据上上述述思思想想设设计计而而成成的的指指形形电电离离室室的的剖剖面面图图,指指形形电电离离室室的的材材料料一一般般选选用用石石墨墨，它它的的有有效效原原子子 序序 数数 小小 于于 空空 气气(7.67)(7.67)而而 接接 近近 于于 碳碳(6)(6)，其其表表面面涂涂有有一一层层导导电电材材料料，形形成成一一个个电电极极，另另一一个个收收集集电极位于中心电极位于中心l如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁中的次级电子所产生是由四周室壁中的次级电子所产生l为了使指形电离室与自由空气电离室具有为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，相同的效应，它的室壁应与空气外壳等效它的室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级电子数和即在指形电离室壁中产生的次级电子数和能谱与空气中产生的一样。

能谱与空气中产生的一样电离室测量的原理电离室测量的原理 吸收剂量的测量吸收剂量的测量第二节第二节吸收剂量的测量吸收剂量的测量-基本测量法基本测量法任何一种物质，当受到辐射照射后，其吸任何一种物质，当受到辐射照射后，其吸收的射线能量将以热的形式表现出来，吸收的射线能量将以热的形式表现出来，吸收的能量越大，产生的热量越高通过测收的能量越大，产生的热量越高通过测量此热量，就可以定量给出吸收剂量的大量此热量，就可以定量给出吸收剂量的大小吸收剂量的测量吸收剂量的测量-基本测量法基本测量法 在吸收介质内需要测定吸收剂量的部位，在吸收介质内需要测定吸收剂量的部位，放一体积较小的吸收体，作为量热计的敏感放一体积较小的吸收体，作为量热计的敏感材料它与周围介质必须达到热绝缘，吸收材料它与周围介质必须达到热绝缘，吸收体吸收了射线能量后，温度升高，借助微型体吸收了射线能量后，温度升高，借助微型测温器件测温器件(热电偶或热敏电阻热电偶或热敏电阻)测出吸收体的测出吸收体的温升，计算出吸收体吸收的能量，以求出小温升，计算出吸收体吸收的能量，以求出小块吸收体材料中的吸收剂量块吸收体材料中的吸收剂量吸收剂量的测量吸收剂量的测量-电离室测量电离室测量法法吸收剂量的现场测量大多通过测量照射吸收剂量的现场测量大多通过测量照射量，然后换算成介质的吸收剂量。

量，然后换算成介质的吸收剂量1 1、热释光剂量计测量、热释光剂量计测量 2 2、胶片剂量测量、胶片剂量测量 3 3、半导体剂量仪测量、半导体剂量仪测量热释光剂量计测量法热释光剂量计测量法胶片剂量测定法胶片剂量测定法半导体剂量仪半导体剂量仪第三节第三节 射线质的测定射线质的测定 射线的质：射线的能量，决定了射线射线的质：射线的能量，决定了射线在物质中的穿透能力在物质中的穿透能力放射线质的测定放射线质的测定 1 1、中低能、中低能X X射线（射线（400kv400kv以下）以下）2 2、高能、高能X X线（单位：线（单位：MVMV）3 3、高能电子束、高能电子束1.1.中低能中低能X X射线质射线质,一般用半价层一般用半价层(HVL)(HVL)来表示来表示.2 2、高能高能X X射线射线 加速器产生的高能加速器产生的高能X X射线射线,能谱是连续的能谱是连续的,最大能最大能量可以认为与加速电子打靶前的能量相同量可以认为与加速电子打靶前的能量相同.高能高能X X射线的射线质原则上也可以用某种材料的半价层射线的射线质原则上也可以用某种材料的半价层值表示值表示,但因为高能但因为高能X X射线的穿透力较强射线的穿透力较强,线性衰减线性衰减系数系数值随射线质的变化比较小值随射线质的变化比较小,因此高能因此高能X X射线射线的射线质一般用电子的标称加速电位表示的射线质一般用电子的标称加速电位表示,单位是单位是兆伏兆伏(MV).(MV).从剂量学角度考虑从剂量学角度考虑,对高能对高能X X射线质的确定射线质的确定,常常用用辐射质指数辐射质指数来表示来表示.3 3、高能电子束射线质的确定、高能电子束射线质的确定 加速器产生的高能电子束加速器产生的高能电子束,在电子引出窗在电子引出窗以前以前,能谱相对较窄能谱相对较窄,基本可认为是单能。

电子基本可认为是单能电子束引出后束引出后,经过散射箔经过散射箔,监测电离室监测电离室,空气等介空气等介质质,并经准直器限束到模体并经准直器限束到模体(或患者或患者)表面和进表面和进入模体后入模体后,能谱逐渐变宽因此能谱逐渐变宽因此,电子束能量在电子束能量在不同位置数值差别很大从临床使用和水中吸不同位置数值差别很大从临床使用和水中吸收剂量测量考虑收剂量测量考虑,对高能电子束对高能电子束,首先要关心模首先要关心模体表面和水中特定深度处的能量的定义和表示体表面和水中特定深度处的能量的定义和表示法3 3、高能电子束射线质的确定、高能电子束射线质的确定模体表面的平均能量模体表面的平均能量高能电子束在模体表面的平均能量高能电子束在模体表面的平均能量E E0 0.是表是表示电子束穿射介质的能力和确定模体不同示电子束穿射介质的能力和确定模体不同深度处电子束平均能量的一个重要参数深度处电子束平均能量的一个重要参数.确确定定E E0 0.的方法是通过测量高能电子束在水中的方法是通过测量高能电子束在水中的百分深度剂量曲线的百分深度剂量曲线(如图如图),),找出它的半峰找出它的半峰值测量深度值测量深度R50(cm)R50(cm)E E0 0=2.33*R50=2.33*R50系数系数2.332.33的单的单位是位是MeVMeV/cm/cm，它是利用蒙特它是利用蒙特卡洛方法模拟卡洛方法模拟高能电子束百高能电子束百分深度剂量而分深度剂量而得来的。

得来的第四节第四节医用诊断医用诊断X X线检查技术的辐射剂量学的评价线检查技术的辐射剂量学的评价1 1X X线检查技术线检查技术 2 2X X线透视技术线透视技术3 3X X线计算机断层成像技术线计算机断层成像技术CTCT等等医用诊断医用诊断X X线检查线检查评价方法评价方法1 1、入射剂量（、入射剂量（incident incident dose,dose,IDID）2 2、表面入射剂量（、表面入射剂量（entrance surface entrance。