腔室理论和剂量测量的电离法

1、课程知识的回溯 辐射剂量与防护 授课单位：核工程技术学院 授课专业：核工程、核技术 授课教师：杨磊 外界环境：实践测量 人体内部：理论计算和实践验证 辐射剂量的获得采用仪器测量、 理论计算两种手段。 2 2 仪器测量 测量 指标 测量的基本原理 探测器 放 射 源 - - - + + + + 放大与 变换 记录与 存储 测量仪器类型 及具体方法 测量的原理方法 剂量学量的仪器测量 3 作用结果：、 、 射线同物质作用使原子电离，产生正离 子和负电子。在电场作用下，电子和正离子分别向正极和负 极方向运动，引起电流，产生信号。 辐射探测器：把电离产生的信息转化成可观测的、可输出 的信号：电、光、热

2、、径迹 等。 4 第四章 腔室理论和剂量测量的电离法 第一节 法诺定理 第二节 布喇格格雷(B-G)理论 第三节 斯宾瑟阿蒂克斯理论 第四节 大腔室和中等腔室 第五节 空腔电离室 第六节 常用电离型剂量测量器件 第七节 剂量计的指标 引言 腔室：为了确定射线在介质内的剂量学量(一般是 吸收剂量)值，需要在介质中置入敏感元件 (探测器)，因其密度可能与介质的相差较 大，材料成分可能有所不同。以上情况会在介 质内构成一个不连续的区域腔室。 空腔：若腔室填充材料为气体，则构成一个空腔。 腔室理论：研究由腔室测得的信息，来确定介质中 的D、K和X等剂量学量值的理论。 5 6 引言（续） 电离法：利用电

3、离电荷测量剂量的方法。 电离室：把电离电荷不加放大地完全收集起来的器 件。 正比计数管：将每个辐射粒子产生的初始电荷成比 例地加以放大的气体放电器件。 G-M计数管：对每一个电离事件均给出一个经过放 大但幅度与初始电离事件的大小无关的信号。 第一节 法诺定理 一 定理描述 二 简要证明 三 分析讨论 四 应用 7 8 一 定理描述 定理：受注量均匀的初级辐射(为X、射线或中子) 照射的给定组成的介质中的次级辐射注量也是均匀 的，且与介质的密度以及介质密度从一点到另一点 的变化无关。 二 简要证明 波尔兹曼扩散方程： i 1 PE = P E ( E , )PE + S E , + v t 4

4、d ' dE ' E , ( E ', ' E , )PE ' Ecut 9 10 二 简要证明（续） 在稳恒场条件下： i E , = ( E , ) E , + S E , + 4 二 简要证明（续） 考虑介质均匀 ( r ) = 、辐射场也均匀： i E , 0 ( E , ) S E , d ' dE ' E , ( E ' , ' ; E , ) E ', ' Ecut i E , ( E , ) S E , = r + E , + r r E , + + E , () () () ' 4

5、 d ' dE ' E , (E , ; E, ) ' Ecut r () E ', ' 4 d ' Ecut dE ' ( E ' , ' ; E , ) E ', ' = 0 11 12 三 分析讨论 由法诺定理，可知： 因介质无限大，而且受到均匀不带电粒子辐射，因 此如果测量点被包围的厚度大于次级带电粒子最大 射程，则在该点存在着带电粒子平衡； 在不带电粒子的极化效应可以忽略的条件下，吸收 剂量与介质的密度无关； 缺点：适用范围比较狭窄，高能、低能均不适用； 四 应用 如果一个气体腔室及室壁由同样原子

6、组成（密度 可以不同）的材料构成，室壁的厚度d大于次级电 子的最大射程Rmax，则在均匀的不带电粒子辐射 场照射下空腔气体存在带电粒子平衡，此时室壁 可以忽略，从而构成理想的“无壁”腔室。 适用于中子和能量低于约1MeV的光子的测量仪 器的制造的理论指导。 13 14 第二节 布喇格布喇格-格雷( 格雷(B-G)理论 一 B-G条件（两条基本假设） 二 B-G关系式 三 ( S / )m , i 的计算 一 B-G条件（两条基本假设） a. 腔室的线度比撞击腔室的带电粒子的射程小 得多，以致腔室的存在不会干扰带电粒子辐射场。 b. 腔室内的吸收剂量完全是由穿过腔室的带电 粒子产生的。 在上述假

7、定下，进入腔室的带电粒子将全部 穿过腔室而不会停留在其中，且在腔室内产生的 高能粒子可以忽略不计。此时带电粒子注量 E在腔室引入前后不变。 按照这种假设，理想的B-G腔室应该是接近 于一个“点”状的无限小腔室。 15 16 介质m中的腔室i m m 待测量位置 二 B-G关系式 在连续慢化近似条件下： 空腔（放置探测器） Dm = Di = 0 E ( S / ) c , m dE 0 E ( S / ) c , i dE 其中E是介质m，按照假设也是腔室i中的带电 粒子的谱分布。 17 18 二 B-G关系式（续） 由以上两式得： 二 B-G关系式（续）应用 考虑腔室为充气空腔(i = g)

8、，如果充气腔室在电 离辐射条件下单位质量空腔气体中产生的电离电荷为 Jg，则： D m = D i ( S / ) m ,i 上式中： Di = D g = ( W ) J e g g (S / )m, i = (S / )c, m (S / )c, i Dm = ( S / )m , g ( W ) J e g g 平均质量碰撞阻止本领之比； 19 20 三 ( S / )m , i 的计算 从前述公式可知，如何有效地获得 ( S / )m , i 是最关 键的。 3.1 起始能量为E0的电子的情况 3.2 单能光子束的情况 3.3 具有能谱分布的光子束的情况 3.1 起始能量为E0的电子的

9、情况 设在单位质量介质m中产生的初始能量为E0的电 子数为n0，那么在离边界大于电子射程的介质中的 电子的慢化谱为： E = n0 /( S / )m D = n0 E0 而D又可以表示为： D= 总质量 阻止本领之比 证明： 在带电粒子平衡条件下，电子在待测点造成的吸收剂量： E0 E S dE m 21 S E = n0 m 22 注量能谱 注量能谱E产生示意图 3.1 起始能量为E0的电子的情况（续） 则： E0 ( S / )m , i = 0 E0 ( S / ) c , m /( S / ) m d E ( S / ) c , i /( S / ) m d E E0 1 Y m (

10、 E 0 ) 0 = E0 0 ( S / ) c , i /( S / ) m d E 23 24 3.1 起始能量为E0的电子的情况（续） E0 3.2 单能光子束情况 设介质m的给定区域受到均匀的单能光子束照射， 光子在单位质量介质中释放的能量在E0E0+dE0之间 电子数为nE0dE0，光子的能量为hv，则在电子平衡条 件下，介质m中的吸收剂量可表示为： h E0 ( S / ) 0 E c, m ( S / )m dE 的推导公式： dE 0 ( S / ) c ,m ( S / )m E 0 = 0 0 0 ( S / ) c ,m d E dl dl ( S / )m E Dm

11、= n 0 0 E0 dE0 ( S / )c ,m /( S / )m dE 0 E = ( S / ) c ,m d l = ( d E ) c ,m = E 0 0 0 S c ,m dl h 0 = n E0 E0 1 Ym ( E0 ) dE0 E = 0 1 Y m (E 0 ) 25 26 0 3.2 单能光子束情况（续） 而对应腔室内的平均吸收剂量： h E0 3.3 连续光子谱 假设光子能量是连续分布的，能量注量的谱分布 为hv。在CPE条件下： Dm = h ( en / )m d ( h ) h Di = n 0 E0 dE0 ( S / )c , i /( S / )m

12、 dE 0 按基础定义，得到平均质量碰撞阻止本领之比： h ( S / )m , i = Dm = Di 1 Ym ( E ) dE0 nE0 E0 0 E0 Di = h ( h en / )m ( S / )i , m ( h ) d ( h ) h nE0 dE0 ( S / )m , i /( S / )m dE 0 0 27 ( S / )m , i = Dm = Di h ( h h ( h en en / )m d ( h ) / )m ( S / )i , m (h ) d (h ) 28 第三节 斯宾瑟阿蒂克斯理论 一 B-G理论的缺陷 二 考虑射线的影响后的B-G理论修正

13、三 考虑腔室引入后干扰的影响修正 一 B-G理论的缺陷 试验表明，B-G理论计算结果与实验结果有差 异，原因有二： 1、假定带电粒子的能量碰撞损失过程连续； 2、受腔室的实际制作线度导致腔室内外的射 线分布不平衡； 在满足B-G理论对腔室线度要求的前提下，受包围 介质的差异以及腔室的线度差异，会造成粒子在腔室 内外的不平衡， 出现比电离Ja与腔室大小有关的情况。 如果腔室线度较大(仍然满足B-G线度要求)，此时会因辐 射场受到较强的干扰而导致Ja降低。 29 30 电离室产生电荷Ja随腔室线度、器壁材料的关系 二 考虑 考虑射线的影响后的B-G理论修正 修正方法： 1 设定 一个能量阈值，对应

14、的粒子的射程为 腔室平均弦长的一半； 2 根据把射线分为慢组、快组 慢组的粒子认为其能量就地沉积； 快组的粒子因具备足够强的传输能力，而被视为独 立辐射而包括在初级带电粒子注量中； 31 32 二 考虑 考虑射线的影响后的B 射线的影响后的B-G理论修正（续） 在考虑了射线影响的介质中Dm的表示 Dm = 二 考虑 理论修正（续） 考虑射线的影响后的BG 射线的影响后的BG理论修正（续） 介质m中的吸收剂量Dm的计算公式： E ( L )m dE 对BG腔室(即SA腔室)： Di = 定限质量碰 撞阻止本领 L Dm = Di ( S-A公式 ) m ,i 由上式得： L = m ,i E(

15、L )i dE E ( ( L ) m dE = ) i dE 取射程为腔室平均弦长一半的电子的能量值。 33 E L ( L / ) m ( L / ) i 34 三 考虑腔室引入后辐射场干扰影响的修正 考虑了腔室干扰带电粒子辐射场的D的表示 第四节 大腔室和中等腔室 一 腔室的变化 二 大腔室 三 中等腔室 四 电子束测量的应用 D m = D i ( L / ) m , i Pu 式中：Pu为干扰修正因子( Perturbation correction factor )，包括辐射场干扰及位移修正。 引入腔室i前 Pu = 引入腔室i后 E ( ( L ) i dE ) i dE 35

16、36 L E ,i 一 腔室的变化 一 腔室的变化（续） a 小腔室（剂量主要来自e1 (crossers)）； b 中等腔室（剂量来自e1(crossers), e2(starters), e3(stoppers), e4(insiders)的综合作用）； c 大腔室(剂量主要来自e4(insiders)； 37 38 一 腔室的变化（续） 二 大腔室 腔室线度远大于次级带电粒子的射程的腔室， 可以忽略周围 介质中产生的带电粒子对腔室内能 量吸收的贡献。 注意：此时腔室线度仍不足以对X/等不带电 粒子辐射场造成足够的干扰，即可以忽略这种干扰。 39 40 大腔室示意图 Dw 二 大腔室（续）

17、 在腔室材料组成均匀，且距离边界大于次级电子 最大射程时，在腔室范围内存在带电粒子平衡情况： m e3 e2 Dg e4 由 g 得： Di = ( en / ) i Dm = ( en / ) m c w w D m = D i ( en / )m , i ( en / ) m , i = B-G 41 ( en / )m ( en / ) i 42 二 大腔室（续） 大腔室模型主要用来处理厚壁电离室情况； 对于由BG腔室和一个壁厚大于次级电子最大射程的 室壁组成的厚壁腔室： Dm = ( en / ) m , w Dw = ( en / ) m , w ( = ( en / ) m , w

18、 ( L 二 大腔室（续） 考虑如果精心设置室壁w材料与腔室气体的原 子组成相同或等效时， ( L )w , g = 1 则有： D m = ( en / ) m , w ( = ( en / ) m , g 43 ) w , g Dg )w , g ( W ) J e g g L W ) J e g g W ( )g J g e 44 三 中等腔室 腔室线度可以与次级带电粒子射程相比拟的腔 室，此时光子照射下腔室内的电子由2部分组成： 1) 起源于周围介质，其注量即对腔室内的能量沉积的相 对贡献随腔室线度增大而减小，其下极限即B-G腔室； 2) 产生于腔室内部，对腔室内的能量沉积的相对贡献随

19、 腔室线度增大而上升，其上极限即大腔室； 中腔室示意图 e1 e4 e3 m e e B-G Wall w g 从实际情况 b 45 46 三 中等腔室（续） 若用代表腔室内产生的次级带电粒子对腔室室内 能量沉积的贡献份额，则1-代表介质中产生的次级带 电粒子的贡献份额。 三 中等腔室（续） 对于由BG腔室和室壁w构成的中等腔室： L L Dm = ( en / ) m , w + (1 ) D a m, a w, a 依赖于空腔的线度和次级带电粒子的射程或能量， 对于与空气的平均原子序数接近的介质和室壁，对 材料的组成不敏感。 Dm = ( en / ) m , i + (1 )( L /

20、) m , i D i = 1: Dm = ( en / )m , i D i 大腔室 = 0: Dm = ( L / ) m , i D i BG腔室 47 48 三 中等腔室（续） 罗正明李德平理论（L-L理论） 三 中等腔室（续） L-L理论的优点 细节非常详尽，可以精细地刻画腔室内外电子的变化 情况； 通用，适用于任何尺寸的腔室，已经于Attix（1958） 等做的电离室测量 38keV X射线的实验结果进行了很 好的对比； L-L理论的缺点 模型过于复杂，对探测器设计的实践指导意义不够明 快简洁。 L-L理论与蒙特卡罗方法和软件的结合是主流趋 势。 49 50 四 电子束测量的应用

21、由于腔室计算公式中带电粒子注量E并未指 定来源，前面的公式也可以用于电子束的测量： 第五节 空腔电离室 一 结构 二 绝对空腔电离室 三 空腔电离室的刻度 四 光子和电子束吸收剂量的测量 五 自由空气中光子束的X和Kc,a测量 六 中子比释动能和吸收剂量的测量 七 中子混合场中吸收剂量的测量 D m = D i ( L / ) m , i p u 与前述剂量学(4.27)式不同，校正因子pu包 括辐射场干扰校正和有效测量点位移校正2项。 51 52 一 结构 一 结构（续） 改进的采用圆柱-球形结构。材料方面，电离室壁和收集电极, 均采用高密度高纯度石墨（洛林石墨, 密度1.85g/cm3)。

22、电离 室绝缘材料采用特制聚乙烯, 其绝缘电阻高, 辐射下性能稳定。 保护电极及电离室杆材料均采用铝。 53 54 总体性质 1.空腔电离室：基于腔室理论制作、使用； 2.形状：没有限 制，可根据用途和制造条件决定。 3.组成：室壁、充气空腔、收集电极、绝缘体、 连接部件 说明：材料应尽量满足匹配的要求。 室壁厚度以保证带电粒子平衡为条件。 4.复合修正：Pion 测量自由空 气中比释动 能的组织等 效塑料电离 室 55 56 空腔电离室测量介质吸收剂量的步骤 第一步：确定空腔气体的平均吸收剂量Dg； W W Qg Dg = ( ) g J g = ( ) g e e mg 二 绝对空腔电离室

23、1.定义：有效体积Vg(或有效质量mg =Vg)，不 用在辐射场中刻度就可以精确测定。 第二步：按腔室理论由Dg求出对应点的介质的吸 收剂量Dm； 问题的核心：确保Dg的测量准确度和精确度； W W Qg Dg = ( )g J g = ( )g e e mg Qg用静电计精确测定。 可以作为初级标准对其它剂量计进行刻度使用。 57 58 引申：初级标准与次级标准 (1)初级标准 最高计量学量的测量仪器。 通过基本物理量的测量来确定量值。 测量结果的准确度通过参与国际比对被验证了的。 (2)次级标准 用初级标准刻度了的，具有长期精密度的稳定性的 仪器。 (3)应用标准 用次级标准进行刻度，用于

24、日常测量应用。 59 三 空腔电离室的刻度 3.1 刻度因子 3.2 参考射束中的刻度因子 3.3 应用射束中的刻度因子 刻度原因： a.一般商用电离室的Vg或mg难于确定，因此在使用之 前需要刻度(性价比妥协的产物)； b.目的在于给出剂量计灵敏体积中的平均剂量与剂量 计响应的关系。 60 3.1 刻度因子 定义：设M为对离子复合和漏电等因素修正后的电离 室的指示值，则定义刻度因子： 3.1 刻度因子（续） 绝对空腔电离室的刻度因子： 对于绝对空腔电 离室，显示值就 是 Qg 。 N g = Dg M 显然 Dg = N g M 。如果刻度得到了Ng，根据M即 可以确定 Dg 的大小。 Ng

25、 = Dg M 1 W ( ) Q mg e g g M 1 W ( ) mg e g 1 W ( ) Q mg e g g Qg = = 61 = 62 3.1 刻度因子（续） 对 Vg = 1cm3充干燥空气的空腔电离室，在一个大气压 和22时有： a. PV = nRT。n为气体摩尔数，R为气体常数。 b. 在0，1个大气压下空气的密度为 0.0012929g/cm3。 c.由m0T0 = mT得： 3.1 刻度因子（续） 在光子辐射场中时： ( W ) g = 33.97 J .c 1 e 则： Ng = 33.97 = 2.839 × 107 (Gy·C-1) 1

26、.1965 × 10 6 mg = m0T0 273 = 1.2929 × 103 × 103 × 273 + 22 T = 1.1965 × 106 ( Kg) 63 64 3.2 参考射束中的刻度因子 带电粒子平衡条件下在空气介质中有： 3.2 参考射束中的刻度因子（续） 把带有平衡帽的空腔电离室(构成厚壁腔室)放入 上述刻度辐射场中： Da = K c , a Da = ( en / )a , w Dw Dw = ( L / )w , g D g Da = K c , a L D g = en Aw K c ,a w ,a g , w 6

27、5 66 3.2 参考射束中的刻度因子（续 ） 对于刻度辐射场来讲，由上式得： 3.2 参考射束中的刻度因子（续） 若空腔电离室在参考射束中按照射量X刻度过，刻 度因子为： D g , c = ( en / )w , a , c ( L / ) g , w , c Aw , c K c , a , c = Kc Kc, a, c 设在照射条件 D g , c下，电腔室的有效读数为 Mc，则按定义，刻度因子Ng,c为： N g, c = D g, c Mc = K c , a , c ( en / )w , a , c ( L / ) g , w , c Aw , c M c-1 67 N x,

28、 c = 则有： K c, a, c W Xc = ( ) Mc Mc e a, c 1 W L Ng, c = Nx, c ( ) ( en ) ( ) A e a , c w, a , c g , w , c w, c 68 3.3 应用射束中的刻度因子 3.3 应用射束中的刻度因子（续） 讨论： 1）应用射束为高能光子束或高能电子束，( W ) 则： N g , u N g , c 2）重粒子（包括中子）的 ( e g ,u D g, u = N g, u Mu 上式中：Mu为有效读数 (经过修正的)； ( W ) e g ,c N g ,u 1 W = ( ) m g e g ,u W

29、 ) 值与光子的不同，则： e g N g ,u = W W g ,u g ,c N g ,c D g ,u = N g ,u M u 。 70 有了Ng,u，就可以得到 69 四 光子和电子束吸收剂量的测量 介质中的吸收剂量Dm可表为: 考虑到空腔电离室已经刻度过，取刻度因子为 Ng,u，Mu是修正过的仪器读数，过由上式有： Dm = rm , g pu D g , u 上式中： rm,g为电离室空腔气体的平均吸收剂量到介质中吸 收剂量的转换因子； Dm = rm , g pu N g , u M u Ng,u，Mu这里假设已知，那么，重点则是关注rm,g和pu。 pu空腔电离室置换部分介质

30、的干扰修正因子。 71 72 1.转换因子rm,g 对薄壁电离室： 2.干扰修正因子pu 可以分为室壁影响修正，和有效测量点校正两部分： m , g ,u L rm , g = ( ) pu = pW×pd pW、pd的含义： pW辐射场干扰修正；pd 测量点位移修正。 pW、pd的确定方法： pW比较法；pd 对照测量或外推法。 对于pd，如果找到有效测量点，并使有效测量点与 待测点重合，则可以消去pd。 73 74 适用于高能光子 (>0.6Mev) 和高能电子束。 对厚壁电离室： rm , g L = ( en ) ( ) m ,w ,u w , g ,u 五 自由空气中

31、光子束的X和Kc,a测量 若空腔电离室充空气，在用绝对电离室测X和Kc,a 时，那么自由空气中的照射量X有: 用相对空腔电离室测量时，若刻度因子为Nx，有 效读数为M，则 : X = en a ,w L Q pw w ,a m g X = Nx M 测得X，则根据 K c . a = ( w ) X 得到Kc,a 。 e a 说明：若刻度射束与测量射束品质相差较大时，测量 结果可能会有较大误差。 75 76 六 中子比释动能和吸收剂量的测量 1.中子测量对空腔电离室的特殊要求 对测中子而言，满足BG条件的空腔尺寸太小， 无法制造。 跟据法诺定理，处于均匀的不带电粒子辐射场中的 均匀电离室的空腔

32、可以扩大而保持空腔与室壁中的次级 带电粒子注量相等。 结论： 1.采用室壁与空腔气体原子组成相同的均匀电离室 是非常必要的； 2.对于组织等效材料，要严格氢、氮元素的含量！ 77 2.中子剂量Dm的测量 由 (en / )m.w = (tr / )m.w K = E ( tr / ) 得 ( tr / )m . w = K m / K w 78 中子吸收剂量公式： 近似解决方案：若电离室经过60Co参考射束刻 度，即Ng,c已知，则 : D m = ( tr / ) m . w ( S / ) w . g ( = K m / K w ( S / )w . g ( W Q ) P e g u m

33、g mg = Dm ,n = 1 W ( ) N g .c e g .c W Q ) Pu e g mg Wg ,n K m S ( )W , g Pu N g ,c Qn Wg ,c KW 在CPE和辐射场均匀时: K m .n = D m .n 79 80 七 中子混合场中吸收剂量的测量 吸收剂量公式： 快中子与氢的弹性碰撞是中子在组织中损失能量 的主要原因。因此选择含氢的和不含氢的探测器各 一个，可以区分测量中子和射线的造成的吸收剂 量。 D m = N g . u rm . g Pu M u K = N g . u rm . g Pu 为刻度系数，若定义： S= 则有： 1 K Mu

34、= S Dm 81 82 第六节 常用电离型剂量测量器件 若用两个对中子有不同响应的剂量计放入中子 混合场，则： 一 外推电离室 二 自由空气电离室 三 高压电离室 四 正比计数器 五 GM计数器 M M 1 2 = S n 1 D n + S r1 D r = S n 2 D n + S r2 D r S r2 M S n1 M 1 Dn = Dr = S r1 M S n2 M 2 S r2 S n 1 S r1 S n 2 2 1 S r2 S n 1 S r1 S n 2 83 84 一 外推电离室 1.1 结构特点 1.2 吸收剂量的深度分布 1.3 待测介质的吸收剂量的等效厚度变换

35、 1.4 具体分离 外推电离室结构示意图 85 86 1.1 结构特点 空腔体积可（调节）改变； 入射箔窗很薄，但可加吸收箔，以改变射线入射 到空腔前的吸收层厚度； 反映不均匀介质交界面附近D的变化规律和弱贯 穿辐射产生的吸收剂量在介质中的衰减规律。 用于测量电子束、射线、软X射线在物体浅表 部位产生的吸收剂量分布，以及各种类型射线在过 渡区产生的剂量空间分布。 87 1.2 吸收剂量的深度分布 Dg ( x ) 按D的定义，当腔室的厚度为x时，射线在工 作气体中产生的吸收剂量为： Dg ( x ) = ( W W dQ )g J g ( x) = ( )g Sdx e e dQ 1 W =

36、( ) S e g dx 改变有效测量体积的厚度X，测量得到多个结果， 外推即可得到表面剂量Dg(0)。 88 外推示意图 1.3 待测介质吸收剂量 Dm ( x ' ) 的等效厚度处理 由于测量气体不可能和待测量介质完全等效，因 ' 此当求 Dm ( x ) 时介质厚度X要修正，即做等效厚度 处理： x ' m = x g x ' = x g m ' x ' 与 x 相对应。Dm ( x ) 与 Dg ( x ) 相对应。 89 90 1. 4 具体分类 对电子束和射线，在无限薄室壁（或无壁）条件下 ： 二 自由空气电离室 2.1 电离室结构

37、2.2 讨论 2.3 照射量X的测量 2.4 讨论 D m ( x ') = S m . g D g ( x ) = S m . g D g ( x ) 对于x射线和厚壁： Dm ( x ') = ( en / )m . w S w . g Dg ( x ) 若室壁与空腔电离室等效（即消除室壁影响），有： D m ( x ') = ( en / ) m . w D g ( x ) 91 92 2.1 电离室结构 2.1 电离室结构(续) 93 94 2.2 讨论 1. 可以测量几个keV到250keV的光子的照射量X， 其设计尽量按照射量X的定义； 2. 通过加保护电极

38、及在电离室两端两侧绕一组金属 线并在其上施加均匀递变的电位，使电极板间的 电场均匀。 3. 电离室半径 > 光子束半径R+粒子最大射程 Rmax 2.3 照射量X的测量 当次级电子在交界面上达到平衡时，收集电极 收集到的电荷总量为： Q = ( en / )a ( 0 L e )a Sdx W （L为收集电极的有效长度） 95 96 2.3 照射量X的测量（续） 在空气的减弱作用可忽略的条件下： S = 0 S 0 en e Q = 0 ( )a S 0 L = X 0 S 0 L a W Q pTP X0 = Q S0 L X 0 = 0 S0 L (修正后) 2.照射量X的测量（续）

39、 实际情况下： X 0 = Q Pj 0 S0 L j P 是衰减作用、散射光子的积累作用、离子复 j j 合损失等各种修正因子的乘积。 对应的照射量率为： 其中pTP是温度和气压的修正因子： pTP 1.013 × 105 273 + T ( 0C ) = p( Pa ) 295 97 X 0 = I Pj 0 S0 L j i 98 2.4 讨论 1.入射窗到测量体积前端的距离不得小于次级电子的 最大射程。 2.电离室不宜做的过大。自由空气电离室是2.5 500kv之间的x射线测量的标准仪器。如果射线能量 太高, 电离室线度太大； 而射线能量太低时，则吸 收修正困难。 三 高压电

40、离室 3.1 结构示意图 3.2 电离电荷与工作气体压力的关系 3.3 讨论 99 100 3.1 结构示意图 3.2 电离电荷与工作气体压力的关系 绝缘子 室壁 收集电极固定臂 空心球形收集电极 高压电离室示意图 101 102 3.3 讨论 1. 适合很低辐射水平的测量； 2. 随充气气压的不同，适合的腔室模型有差异； 3. 氩气的（W/e)值较低，离子复合影响小，可作为较 理想的电离气体。 4. 灵敏度较高，但对低能光子响应曲线不平滑，需要 加辅助措施。 5. 随着技术的进步，选择组织等效材料如坚韧的工程 塑料做室壁，以改善测量空气或软组织的性能； 103 四 正比计数器 4.1 结构特点 4.2 探测器特点 4.3 吸收剂量D的计算公式 104 4.1 结构特点 4.2 探测器特点 1