基于空腔电离理论的剂量测量系统研究

发布时间：2020-04-20 22:14

【摘要】：电离辐射广泛应用于农业育种、辐射加工、医学诊断和治疗、工业无损检测及核能等领域。人体在电离辐射环境中受辐照超过一定剂量,则会造成机体的损伤,损伤程度取决于电离辐射射线的类型、辐照剂量、照射条件以及机体对电离辐射的敏感度,因此辐射剂量的准确测量与否关系到放射治疗患者和从业人员的健康与安全。空腔电离室是辐射剂量学中应用最广、最重要的辐射测量传感器之一,通常用于X射线及?射线的剂量和强度的测量。空腔电离室原理基于空腔电离理论,即介质所吸收的辐射剂量可用介质中的气体空腔的电离量来度量。用空腔电离室测量吸收剂量,也是将空腔的电离量转换为介质的吸收剂量。然而实际应用中,如何利用空腔电离理论设计满足各种测量条件下的电离室,以及高精度高稳定度的微弱电流信号测量的剂量仪是剂量测量系统的两个关键技术。论文针对CT剂量指数和剂量面积乘积测量的技术难题,基于空腔电离理论应用蒙特卡罗模拟方法,探索了电离室在不同的结构及材料下的能量响应,在理论及模拟的指导下设计了CT电离室和剂量面积乘积电离室,成功解决了电离室测量中的能量响应问题,构建了多通道CT剂量测量系统和剂量面积乘积测量系统,论文成果具有重大的研究意义和实用价值。论文的主要研究内容有:(1)分别介绍Bragg-Gray理论、Spencer-Attix理论、Burlin模型及等效电子源理论等空腔电离理论及各种理论的适用范围,研究电离室的结构和工作原理。(2)应用蒙特卡罗方法模拟X射线在电离室中的输运过程,研究电离室结构及材料与能量响应的关系。(3)研制CT长杆电离室和剂量面积乘积电离室,对电离室的结构和构成材料进行研究,对模拟结果进行实验验证。(4)结合CT电离室及剂量面积乘积电离室研究微弱信号处理方法,探讨微弱电流测试中前置放大器的原理及工艺处理技术,分析微弱电流测量的噪声模型,提高微弱电流放大测量的准确度。(5)研制用于微弱电流检测的微弱电流信号源及用于电离室的小型高精度高压电源,为剂量仪的研制提供技术保障。(6)对CT电离室输出的微弱电流展开测量研究,构建多通道微弱电流精确测量系统。(7)对剂量面积乘积电离室输出的微弱电流进行测量研究,研制与诊断X射线机集成的剂量面积乘积仪。论文的主要研究成果与创新点如下:(1)应用蒙特卡罗模拟程序对不同室壁材料下电离室能量响应进行了仿真计算,为新型电离室的研制提供了参考设计数据。(2)研制了用于CT检测的新型CT长杆电离室,及用于诊断X射线测量的新型剂量面积乘积电离室,研制的电离室达到国外同等水平。(3)针对CT检测应用研制成功了多通道CT剂量仪,并取得了多通道CT剂量测量的发明专利及实用新型专利,研制的多通道CT剂量仪简化测量流程,为我国CT机质量控制提供了技术支撑。(4)成功研制了用于患者X射线诊断剂量面积乘积监测的剂量面积乘积仪,实现了与具有CANopen协议的诊断X射线机的集成,符合IEC60580-2003剂量面积乘积仪国际标准,可替代国外同类产品。
【图文】：

吸收剂量

吸收剂量与深度的关系

深度图,比释动能,吸收剂量,深度图

成都理工大学博士学位论文如果随着物质厚度增加入射粒子有明显的衰减，，则比逐渐减小。在物质的表面，随着深度的增加，次级带因而在物质的表面吸收剂量随着深度慢慢增加，一直粒子数等于入射粒子激发的次级带电粒子数，从而达量达到了最大值。随着物质深度的增加，吸收剂量和，在带电粒子最大射程 tmax处，带电粒子进入准平衡
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL72

【参考文献】