辐射生物效应评估中气体探测器关键技术研究

发布时间：2022-08-23 16:25

　　先进的放射治疗癌症方法例如质子重离子医疗与常规的放射治疗相比具有很大优势,被认为是一种理想的放射治疗癌症的方法。与常规的高能光子治疗不同,当在质子重离子医疗中评估辐射对人体组织的损伤作用时,除了从宏观层面考虑射线在组织的吸收剂量沉积外,还需要考虑微观尺度射线与人体组织中如染色体或DNA的随机相互作用,以提供评价其生物效应的权重因子。在对微观尺度的辐射生物效应剂量学研究中先后建立了微剂量学和纳米剂量学的概念,相关组织等效的辐射探测器的发展对于在推进这些概念的到了关键的作用。本文研究了用于质子重离子医疗的两种气体探测器优化的关键问题。即用于粒子医疗微米剂量学特征测量的球形组织正比计数器（TEPC）的小型化问题,以及用于实现粒子径迹结构的纳米剂量级别分辨率测量的新型光学影像室中采用的低速阳离子直接探测的问题。球形的组织等效正比计数器由于其对辐射测量各向同性的特性是用于微剂量谱测量的基本探测器,探测器通常充低气压的组织等效气体用于模拟细胞的尺寸。在粒子医疗实际应用中灵敏体积过大,在高束流的中容易造成探测器高计数从而导致脉冲的堆积效应,解决方案之一是研制直径大约为1mm圆柱形迷你组织等效正比计数... 

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 探测器及实验方法研究现状
        1.2.1 组织等效正比计数器(TEPC)
        1.2.2 纳剂量计(Nanodosimeter)
        1.2.3 径迹结构直接测量
        1.2.4 基于离子探测的时间投影室
    1.3 课题来源
    1.4 主要研究内容和创新点
第2章 辐射生物效应基础理论
    2.1 宏观剂量学
    2.2 微剂量学
    2.3 微剂量学应用于辐射医疗
    2.4 径迹结构模型
    2.5 纳米剂量学
第3章 球形BENJAMIN型正比计数器的电场优化
    3.1 探测器结构
    3.2 模拟方法
    3.3 模拟结果验证
    3.4 结果和讨论
        3.4.1 径向电场分布
        3.4.2 阳极丝上轴向电场分布
    3.5 本章小结
第4章 使用势能发射探测低速阳离子
    4.1 低速阳离子和材料作用机制
    4.2 转换层选材
        4.2.1 材料性质
        4.2.2 备选材料
    4.3 电子的倍增和信号读出
    4.4 低速阳离子引发次级电子实验设计
    4.5 本章小结
第5章 实验装置的搭建与刻度
    5.1 装置搭建
        5.1.1 离子源
        5.1.2 速度筛选器
        5.1.3 减速电极组
    5.2 离子输运测试
        5.2.1 SIMION离子输运的模拟
        5.2.2 离子输运的实验
        5.2.3 阻挡电极
        5.2.4 实验与模拟比对
        5.2.5 离子质谱
    5.3 探测部分设计
        5.3.1 探测器介绍
        5.3.2 电子学电路设计
    5.4 探测器模拟和调试
    5.5 探测器探测效率刻度
        5.5.1 MCP绝对效率的刻度
        5.5.2 电子倍增器的绝对刻度
        5.5.3 离子束密度的影响
    5.6 本章小结
第6章 实验结果与分析
    6.1 实验样品介绍
    6.2 装置改进
    6.3 测量结果
        6.3.1 (N)UNCD:H样品适当加热
        6.3.2 (N)UNCD样品适当加热
        6.3.3 UNCD样品适当加热
    6.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果



本文编号：3678100