肿瘤放射物理-第二讲课件

第二讲

X()射线与物质的相互作用

电离辐射吸收剂量的测量第二讲

X()射线与物质的相互作用

电离辐射吸收剂量的测量X()射线与物质的相互作用光电效应康普顿效应电子对效应相干散射光核反应相互作用系数(一):

截面与微分截面是描述粒子与物质相互作用概率的物理量，截面定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率，用表示；微分截面定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用后粒子沿某方向单位立体角d内飞行的概率，用d/d表示。相互作用系数(二):

线性衰减系数和质量衰减系数是描述粒子与物质相互作用概率的物理量，线性衰减系数表示X()射线束与每单位厚度物质发生相互作用的概率，用表示；质量衰减系数表示与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，等于线性衰减系数除以物质密度之商。线性衰减系数与截面之间的关系 =n

指数衰减规律当窄束X()射线穿过厚度为dt的靶物质时，其强度变化,求解得上式表明窄束X()射线衰减服从指数规律半价层和平均自由程半价层定义为射线束强度衰减到其初始值一半时所需的某种物质的衰减厚度，与线性衰减系数的关系可表示为平均自由程定义为与物质发生相互作用前平均的自由运动距离，与线性衰减系数的关系可表示为能量转移系数线性能量转移系数定义为X()光子束在物质中穿行单位距离时，其总能量由于各种相互作用而转移为带电粒子动能的份额质(量)能(量)转移系数质能吸收系数质能吸收系数定义为X()光子束在物质中穿行单位质量厚度时，其能量真正被受照物质吸收的那部分所占的份额g表示带电粒子动能转换为轫致辐射和湮没辐射的份额、和的关系具有相同的量纲(m2/kg、cm2/g)转换关系光电效应：作用过程携带一定能量的X()光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给对方后消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子(称为光电子)；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程称为光电效应光电效应：作用系数能量转移h=Ee+Bi质量衰减系数与靶物质原子序数的33.8次方成正比，说明随原子序数增加，光电效应发生的概率迅速增加与光子能量的3次方成反比，说明随能量增加，光电效应发生的概率迅速减小康普顿效应：作用过程当入射光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向，而电子获得能量而脱离原子，这个过程称为康普顿效应康普顿效应：作用系数能量转移散射光子能量反冲电子能量质量衰减系数与靶物质的每克电子数成正比。由于所有物质的每克电子数均十分接近(氢除外)，质量衰减系数近似与原子序数无关。随光子能量增加而减小，但减小速度比光电效应的质量衰减系数要慢得多。电子对效应:作用过程当X()光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负电子，此过程称电子对效应。获得动能的正负电子在物质中通过电离或辐射的方式损失能量。当正电子停止下来时，它和一个自由电子结合而转变为两个光子，此过程称电子对湮没。电子对效应:作用系数能量转移h=E++E-+2mec2入射光子的阈值能量是2倍的电子静止能量，即1.022MeV。质量衰减系数当hν>1.022MeV时当hν>>1.022MeV时相干散射X()光子也可视为电磁波。当它从原子附近经过时，引起轨道电子共振。振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁波，不同轨道电子发射的电磁波具有相干性，故此过程称为相干散射。相干散射截面可表示为光核反应X()光子与原子核发生的反应称为光核反应，常见的反应类型有(,p)、(,n)反应在加速器机房设计时，当X射线能量>10MV时，需要考虑(,n)反应，包括门的中子防护和机头中产生的短寿命放射性核素各种相互作用的总系数由于各种作用形式是相互独立的，总作用系数等于各种作用的系数之和，如各种相互作用的相对重要性X()光子与物质相互作用的三种主要形式与X()光子的能量、靶物质的原子序数的关系不同，表现为对不同原子序数在不同能量范围，它们的作用截面占总截面的份额有变化。化合物/混合物的作用系数有效原子序数X()与化合物或混合物的相互作用可以等效为与某个单质的相互作用，这种单质的原子序数称为化合物/混合物的有效原子序数光电效应m=3-3.8；电子对效应m=1电子数份额化合物第二讲

X()射线与物质的相互作用

电离辐射吸收剂量的测量量与单位空腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量量与单位空腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量粒子注量和能量注量粒子注量(ParticleFluence)是以入射粒子数目描述辐射场性质的一个量，它等于dN除以da之商，其中dN是进入截面积为da的小球内的粒子数,能量注量(EnergyFluence)是进入辐射物内某点处单位截面积球体内的粒子总动能.对于单能辐射场非单能辐射场吸收剂量吸收剂量是除以dm

之商，其中是电离辐射授予质量为dm的物质的平均授予能电离辐射给予某一体积中物质的授予能表示为单位是J·kg-1，专用单位是Gy,cGy.照射量照射量是X()辐射在质量为dm的空气中释放的全部次级电子完全被空气阻止时，在空气中形成的同一种符号的离子总电荷的绝对值dQ与dm的比值,照射量单位C/kg，曾用单位是伦琴,1R=2.58x10-4C/kg(W/e)是平均电离功，即电离得到一个离子对所需要的能量,空气中的平均电离功是33.97eV比释动能比释动能是不带电电离粒子在质量为dm的介质中释放的全部带电粒子的初始动能与dm的比值,

根据定义，比释动能包括带电电离粒子在轫致辐射中辐射的能量和发生在介质中二次效应产生的所有带电粒子(如俄歇电子)的能量照射量和比释动能的关系间接致电离辐射的能量转移和吸收X()光子进入介质损失能量的过程可分为两步：a).入射光子将其部分或全部能量转移给介质而释放出次级电子；b).获得光子转移能量的大部分次级电子再与介质原子中的电子作用，以使原子电离或激发的方式损失能量，即被介质吸收；而少数次级电子与介质原子的原子核作用，产生轫致辐射。带电粒子平衡平衡概念平衡条件是指对一个小体积而言，如果所有离开小体积的带电粒子带走的能量恰好等于进入小体积的带电粒子带入的能量，则称该小体积内存在带电粒子平衡小体积周围的辐射场是均匀的，要求周围的辐射强度和能谱不变，介质是均匀的小体积在各个方向离开介质边界的距离，至少要大于次级电子的最大射程吸收剂量和照射量的关系在满足电子平衡条件时，空气吸收剂量和照射量的关系可表示为如果照射量以伦琴为单位，吸收剂量以cGy为单位，则有吸收剂量和比释动能的关系在满足电子平衡条件时，介质中吸收剂量和比释动能的关系可表示为瞬态电子平衡是指在介质中的某个区域，虽然吸收剂量不等于比释动能中的碰撞能量损失部分，但是两者保持固定的比例关系。量与单位空腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量空腔理论(CavityTheory)为了测量介质中的吸收剂量，需要将对辐射敏感的装置(探测器)放在介质中。通常探测器的材料和介质不是同一种材料。提出腔理论的目的是根据探测器所测信号确定介质中测量位置的吸收剂量腔理论种类:Bragg-Gray,Spencer-Attix腔理论等Bragg-Gray空腔理论(一)基本观点是电离辐射在介质中的吸收剂量，可通过测量其置放在介质中的小腔内的电离电荷量计算。设在一均匀介质中放置一个小腔。当电离辐射照射时，介质和腔体中都会产生次级电子。次级电子会进一步产生电离。腔中的电离电荷，一部分来自产生于腔中的次级电子，另一部分来自产生于介质中的次级电子Bragg-Gray空腔理论(二)当空腔的直径远小于次级电子的最大射程时，以下二个假定成立:电离辐射在腔体中所产生的次级电子在腔体中引起的电离可以忽略空腔的引入并不影响介质中次级电子的注量和能谱分布当上述假定成立时，介质的吸收剂量可由探测器所测电离电荷确定:Spencer-Attix空腔理论Bragg-Gray腔理论假设电子在腔体中仅通过连续慢化过程引起原子电离，但实际上它可以产生电子，一种能继续引起电离的次级电子。这些电子可能具有足够能量从腔体中逃逸，导致腔体实际的吸收剂量减少，因此需要对腔体的阻止本领做修改Spencer-Attix腔理论引入截止能量的概念，当电子的能量<时，称为慢电子，能量认为是局部沉积的；当能量>时称为快电子，能量认为是通过连续慢化过程损失，这些电子是慢化谱的一部分。计算阻止本领比时仅考虑能量>的电子，这样计算得到的阻止本领称为限制性平均阻止本领。取值应按相应能量的电子射程等于腔体的平均弦长量与单位空腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量辐射探测器理想的辐射探测器应具有的特性:准确度高，精度高线性好，所测剂量参数值Q与仪器读数M呈线性关系

Q=aM+b灵敏度M/Q与剂量率无关、与能量无关、与射线入射方向无关小灵敏体积，高空间分辨率实时读数放疗中常用辐射探测器电离室剂量仪半导体剂量计胶片剂量仪热释光剂量仪什么是电离室?电离室是工作于饱和区的气体(?)探测器,直接测量的是气体中的电离电荷电离室的类型自由空气电离室球形电离室平行板电离室外推电离室圆柱形电离室井形电离室自由空气电离室中国计量科学研究院田中清先生提供平行板电离室平行板电离室的入射窗由0.01至0.03mm厚的聚酯薄膜等材料组成，其内部有一扁平气腔，电极间距非常小（≤2mm）。平行板电离室的特点：1.由于电离室的电极间距小，其气腔在辐射场中产生的扰动就非常小，使得它在电子束的测量中优于圆柱形电离室。2.由于电离室的入射窗极薄，其有效测量点又位于气腔的前表面中心，它适于测量人体表面的剂量和建成区的剂量分布。圆柱形电离室电离室呈圆柱形，在中心部位有一个空气腔,外壳由固体空气等效材料（如石墨）制成，其内表面涂有一层导电材料，形成外电极；中央有针形收集极电离室特性灵敏度能量响应复合效应极化效应杆效应电离室的灵敏度电离室的灵敏度取决于电离室内的空气质量。通常情况下，空气密度变化很小，因此也可以说其灵敏度正比于电离室内的空气体积，而这个体积就称为“灵敏体积”。电离室的能量响应电离室的能量响应是指电离室的灵敏度随电离辐射能量的变化情况，等于室壁材料和空气的质能吸收系数之比。电离室的复合效应电离室工作在饱和区，但也存在正负粒子的复合效应，并且复合效应随辐射类型和辐射强度变化，复合效应对收集效率的效率可以用复合修正因子Ps描述。用双电压法确定Ps，即对相同的辐射场，电离室分别加两种不同的工作电压V1和V2，其中V1是常规工作电压，V1>=3V2，根据收集到的电荷Q1和Q2可确定Ps。连续辐射束中的复合修正因子脉冲辐射二次项拟合系数

电压比aoa1a2 2.02.3370-3.636002.299002.51.4740-1.587001.114003.01.1980-0.875300.677303.51.0800-0.542100.462704.01.0220-0.363200.341305.00.9745-0.187500.213506.00.9584-0.107500.149508.00.9502-0.037320.0590510.00.9516-0.010410.05909脉冲扫描辐射二次项拟合系数 电压比aoa1a22.04.711-8.24204.53302.52.719-3.97702.26103.02.001-2.40201.40403.51.665-1.64700.98414.01.468-1.20000.73405.01.279-0.75000.47416.01.177-0.50810.33428.01.089-0.28900.202010.01.052-0.18960.1398电离室的极化效应电离室收集的电离电荷，会因收集极电压极性的改变而变化，这种现象称为极化效应。对相同的电离辐射，当电离室的极化电压大小相同，极性相反时，测得的电离电流的绝对值分别为|I+|和|I-|，则2（|I+|-|I-|）/（|I+|+|I-|）即为该电离室的极化效应。为提高测量精度，可选择电离室合适的工作电压来减小极化效应。通常要求极化效应<0.5%。电离室杆效应电离室灵敏度也会受到电离室金属杆和电缆在辐射场中的被照范围的影响，这是由于电离室的金属杆、绝缘体和电缆在辐射场中会产生微弱的电离，叠加在电离室的信号电流中，这种效应称为杆效应。一般电离室的杆效应较小。如杆效应较大，在测量射野输出因素时，应对其进行校正。电离室的杆效应一般<1.0%。杆效应测量方法如图所示，电离室在一个长方形的射野中沿两个方位做多点测量，然后将同一点沿长边方向的测量结果除以短边方向的测量结果。做图，横坐标表示电离室杆在射野中的长度，纵坐标为杆效应修正因子。电离室的空气密度效应用非密封电离室测量时，对剂量计的读数M，要进行电离室空腔的空气密度效应修正，即温度、气压的修正。相对与校准条件时的气压Po=101.3kPa、温度To=20℃或22℃,修正因子表示为如测量时空气压P=102.4kPa，室温T=24℃，新型电离室剂量仪的特点防水防碰电离室灵敏度更高、信噪比更高极化电压极性和电压值可调外接电源、内置充电电池智能化程度更高胶片剂量仪的基本原理胶片由厚度约0.2mm的透明片基、覆盖在片基单面或双面的含溴化银(AgBr)晶体颗粒的乳胶以及保护乳胶的涂层组成。当胶片受可见光或电离辐射照射时，AgBr晶体颗粒中的Ag+离子还原为Ag原子，数个银原子就形成所谓的“潜影”。洗片时，洗片液分子促使晶体颗粒中的Ag+还原为Ag原子，这种转变在含有“潜影”的晶体颗粒中进行得更迅速，因此选择合适的洗片时间就形成高黑度差别的影像。胶片剂量学中的概念光学密度(OpticalDensity,OD)和透明度(Transmittance,T)用来定量表示胶片黑的程度，分别定义为测量OD和T的测量仪器有光学密度计和扫描仪，它们均由光源、光探测器和移动探测器或胶片的机械传动装置，以及数据处理装置胶片灵敏度胶片灵敏度S是指特定的光学密度与所接受的照射量或组织替代材料吸收剂量的比值对X()射线,;电子束,影响胶片灵敏度的其它因素射线入射角度对灵敏度有影响，设垂直入射为0o，则随射线入射角度增大，80o时的灵敏度大约是0o的80%制作工艺和洗片条件对灵敏度有很大的影响，因此对每一批胶片在特定的洗片条件(显影时间和显影液温度)需要建立灵敏度曲线胶片灵敏度曲线RadioChromic胶片Polydiacetylene材料,感光层厚40mRadioChromic胶片能响组织等效性好,能量响应平坦RadioChromic胶片能响无需暗室操作，不洗片ISPRadioChromic胶片灵敏度灵敏度偏低、与密度测量仪器有关RadioChromic胶片其它特性涂层均匀度有待提高，以保证剂量响应均匀度对紫外光敏感光学密度与放置时间有关二极管剂量仪的基本原理(一)在硅晶体中掺入比硅高一价的杂质磷，会使这种有杂质的晶体形成大量参与导电并形成电流的自由电子，这类晶体称为N型晶体如果在硅晶体中掺入比硅低一价的杂质硼，会使这种有杂质的晶体形成大量参与导电并形成电流的空穴，这类晶体称为P型晶体二极管剂量计的基本原理(二)通过特殊的制作工艺，将N型晶体和P型晶体结合起来，则在结合面两侧的一个小区域内，即PN结区，N型晶体一侧由于电子向P型晶体扩散而显正电，P型晶体一侧由于空穴向N型晶体扩散而显负电。由于这种空间电荷的重新分布，在PN结区形成静电场二极管剂量计的基本原理(三)当这种探测器受到电离辐射照射时，会产生新的载流子(电子和空穴对)，在电场作用下，它们很快分离，并分别被拉到正极和负极，形成电流。半导体剂量计有时也称为“固体电离室”。二极管剂量仪的灵敏度与电离室相比，半导体剂量仪具有极高的的灵敏度，因为硅的密度为2.3gcm-3，远高于空气的密度0.00129gcm-3；并且在硅中产生一个离子对只需能量3.5eV，而在空气中需要33.97eV，所以相同体积的半导体剂量计要比电离室灵敏度高大约18000倍由于高的灵敏度，剂量计可以做得很小(0.3-0.7mm3)，具有高的空间分辨率二极管剂量仪的能响特性对X()射线，由于硅的原子序数(Z=14)比水的高，对中低能X()射线灵敏度高；对于电子束，由于硅与水的质量阻止本领比基本不依赖电子束的能量，因此灵敏度不随能量变化影响二极管灵敏度的其它因素射线入射方向累积照射剂量温度MOSFET探测器MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistors)是一种新型的半导体探测器优点可实时测量，也可离线测量灵敏度比Diode高缺点使用寿命短,50Gy具有Diode的一些缺点不同类型剂量仪的优缺点

优点缺点电离室能响好，精确度高，建议用于射线束校准需要连接电缆，需要加高压，灵敏度低，空间分辨率低胶片同时测量一个平面的剂量分布;空间分辨率高，非常薄对辐射场的干扰少需要暗室和洗片设施;洗片过程复杂，测量精确度差;能响差，不用于射线束校准半导体高灵敏度小体积，实时读数，不需要外加极化电压灵敏度随能量、温度和累积照射剂量变化，不能用于射线束校准电离室与二极管测量深度剂量ChamberDiode量与单位腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量电离辐射的射线质电离辐射的射线质是指电离辐射的能量或能量分布。由于在确定吸收剂量时用到的许多参数均与辐射能量有关，确定辐射质是一项非常重要的工作。放疗中常用的电离辐射是X射线束和高能电子束，它们的能谱均很复杂，直接测量困难，因此在放疗中往往用一个容易测量的单一参数来描述。中低能X射线的射线质中低能X射线是由X线机产生的，其能谱由具有连续谱的韧致辐射和具有分立能谱的特征辐射，在照射到人体之前还要穿过滤过板，因此能谱很复杂中低能X射线的射线质用半价层(HVL)表示，HVL是使入射的窄射线束的强度减少一半时所需要的某种材料靶物质的厚度。第二半价层QVL,同质系数H=HVL/QVL半价层的测量方法使用电离室在空气中测量。测量时要有“好的几何条件，以避免散射线照到电离室:射线束窄;衰减块到电离室具有足够的距离(50cm);应挪开周围物体，电离室与其它物体应相距至少50cm。数据处理放射性核素产生的、射线与X射线不同，每种放射性核素释放、射线的衰变过程是固定的，根据其衰变纲图可以清楚了解所用放射性核素的、射线能量(谱)放射性核素产生的、射线质一般用其核素名称和射线类型，如钴60射线、锶90射线高能X射线的射线质各类加速器产生的高能X射线的能谱是连续谱，最大能量可认为与加速电子打靶前的能量。因为HVL在放疗所用高能X射线的能量范围内变化太小，高能X射线的射线质不用HVL，而用其它方法表示：标称加速电压80%剂量的深度d80TPR20/10D20/10TPR20/10和D20/10的测量方法TPR20/10D20/10D20/10TPR20/10：

TPR20/10=1.2661D20/10-0.0595

TPR20/10

D20/10MV0.600.5203.50.620.5353.90.640.5504.40.660.5705.00.680.5855.80.700.6007.00.720.6158.00.740.6309.50.750.64010.50.760.64512.00.770.65514.00.780.66020.00.790.67525.0(0.570.50060Coγ射线组织模体比、剂量比与加速电压的相应关系高能电子束的能谱加速器产生的高能电子束，在引出之前，能谱相对较窄，可以认为是单能。引出后，经过散射箔、监测电离室、空气等介质，并经准直器限束到达模体或患者，在模体或患者体内逐渐损失能量，能谱不断展宽高能电子束的射线质用模体表面的平均能量或最可几能量表示射线质模体内某深度处的平均能量方法1：利用与，z/Rp的关系查表方法2：可近似根据公式计算R50和Rp的测量方法SSD=100cm,当Ēo≤15MeV时，模体表面射野不小于12cm×12cm；Ēo>15MeV时，射野不小于20cm×20cm。用电离室或半导体剂量计测量射野中心轴上的深度相对电离曲线。如果用电离室测量，要将转换为深度剂量曲线；如果用半导体测量，深度电离曲线就是深度剂量曲线剂量学概念腔理论辐射探测器电离辐射的射线质电离室的剂量检定规程

电离辐射吸收剂量的测量一个电离室的校准因子是通过（1）与国家标准比较或者（2）次级校准试验室而比较得出的。为保证国际上不同国家计量值的统一与一致性，国家基准也应定期参加国际计量局（BIPM）所组织的国际比对活动。A国家标准次级标准现场仪器(1)(2)电离室校准(检定)的基本过程国际标准B国家标准剂量检定规程的演变历史70年代ICRU发表14号和21号报告国际组织中国介绍空气照射量率校准因子方法84年颁布《关于肿瘤放射治疗剂量学的若干规定》介绍空气比释动能率校准因子方法87年IAEA发表第277号报告2001年颁布JJG589—2001《外照射治疗辐射源》介绍水吸收剂量校准因子方法2000年IAEA发表第398号报告???IAEA第277号技术报告IAEA1987年出版第277号技术报告《光子和电子束的吸收剂量测定》，97年出版修订版。两者的主要区别如下：原版中对X射线给出的扰动因子（Pu）值偏高，修订版中公布一组新的Pu值对低能X射线补充了水/空气质能吸收系数比值对电离室的有效测量点也有微小的变化剂量校准对测量仪器的要求电离室静电计水模体输入阻抗>1014，至少四位数字指示，长期稳定性<0.5%，极化电压大小和极性可调，漏电<0.5%在参考深度模体尺寸在横向四周和深度方向至少比最大测量射野大5cm。参考点（RefernencePoint）是指一般情况下，为剂量计算或测量参考而规定的体模表面下照射野中心轴上的一个点。参考点在模体内所处的深度称为参考深度dr。名词术语:参考点和参考深度277号报告建议的参考深度:400kV以下X射线，0cm;射线，5cm;高能X射线，TPR20/100.7，5cm;高能X射线，TPR20/10>0.7，10cm;电子束，dr=R100或根据能量大小取1、2、或3cm。

当电离室测量时，气腔代替了小部分模体材料，气腔灵敏体积中的射线衰减减少了，导致测量值会偏高。考虑这种影响有两种方法：a).将测量值认为是一个有效测量点(Peff)的，而不是气腔几何中心的值;b).将测量值乘以移位干扰因子pdis。名词术语:电离室有效测量点对60Coγ射线和高能X射线，Peff从电离室几何中心(P)向射线入射方向前移0.6r，r为电离室空腔内半径有效测量点(Peff)的位置对于电子束，当采用圆柱形电离室测量时，Peff从P向射线入射方向前移0.5r;当采用平行板电离室测量时，Peff位于入射窗的前表面。例如r=3.15mm，0.6r=1.9mm，如果把P置于水下50mm，实际测量的数据是水下48.1mm处的吸收剂量。因此需要把P置于水下51.9mm处。对中、低能X射线，Peff位于园柱形电离室几何中心，位于平行板电离室前表面。校准因子定义为在参考检定条件下一个被测量的真值与测量仪器读数的比值。对电离室校准而言，参考检定条件包括测量时源皮距、测量介质、射野大小、参考深度、气压、温度和湿度等；真值是计量检定机构的标准电离室的测量值。校准因子可以是吸收剂量ND、比释动能NK或照射量校准因子Nx。名词术语:校准因子NK、Nx校准时参考条件对于中低能X射线，SSD取治疗SSD,射野3x3cm2或3cm

对于Coγ射线,SSD取100cm,射野10x10cm2根据IAEATRS-277报告，铯-137，钴-60γ射线和医用加速器产生的高能X射线及电子束在水中吸收剂量的测量分两个步骤:1).确定电离室空腔的空气吸收剂量因子ND

，而ND的值是通过电离室剂量计的照射量校准因子Nx或空气比释动能校准因子NK及电离室的其它有关参数来确定的;2)有了ND的值，再来测算水中的吸收剂量。校准高能电离辐射吸收剂量的过程ND照射量校准因子Nx=X/M（(C/kg)/div）式中，X为照射量的标准值，单位是C/kg，当用伦琴R做照射量单位时，1R=2.58×10-4C/kg（精确值）。M是剂量计的显示值，其单位由于剂量计的设计不同而不同，故一般以剂量计的读数div表示。空气比释动能校准因子定义NK=K/M（(J/kg)/div）式中，K为空气比释动能的标准值，单位是Gy。M是剂量计的显示值，其单位由于剂量计的设计不同而不同，故一般以剂量计的读数div表示。由校准因子NX计算NK

在我国现行量值传递体系中，给出的是照射量校准因子NX，而且使用的照射量单位不是SI单位。因此，NK与NX的数值关系为：

NK=NX·2.58×10-4·W/e·1/（1-g）空气吸收剂量因子当由照射量校准因子NX计算ND时，其计算公式为：

ND=NX·W/e·Katt·Km当由空气比释动能校准因子NK计算ND时，其计算公式为：

ND=NK·（1-g）Katt·Km上述公式中，ND是电离室空腔的空气吸收剂量因子；W/e是在空气中形成一个电子电荷的每对离子消耗的平均能量，W/e=33.97J/C。Katt是电离室壁及平衡帽对射线的吸收和散射的修正；Km是室壁及平衡帽材料的非空气等效的修正。表1.常用电离室的km和katt电离室型号kmkattkm•kattNE0.2cm325150.9800.9880.968NE0.2cm32515/30.9910.9870.978NE0.2cm325770.9940.9870.981NE0.6cm32505/A0.9710.9970.962

（1967～1974）

NE0.6cm32505/3，3A0.9910.9900.981

（1971～1979）

NE0.6cm32505/3，3B0.9740.9910.965

（1974～现在）

NE0.6cm32571/带保护极0.9940.9900.985NE0.6cm32581/PMMA帽

0.9750.9900.966PTW0.6cm323333/3mm帽0.9820.9930.975PTW0.6cm323333/4.6mm帽0.9820.9900.972通常SSD取正常治疗距离，并选定照射野，如SSD=100cm，水模表面的射野为10cm×10cm。电离室的有效测量点在射束轴上距水模表面的深度为校准深度，电离室轴线与束轴垂直。在有效测量点处的水的吸收剂量Dw（Gy）为：

Dw（Peff）=Dair(P)·Sw，air=M·ND·Sw，air·Pu·Pcel式中的M是经温度、气压修正后的仪表读数；Sw，air为水对空气的阻止本领比；Pu为扰动因子,校正电离室壁材料与水产生电子和散射电子特性的不同,以及校正空气腔与水散射电子特性的不同；Pcel为电离室中心电极的修正，当(h)max25MeV时，铝中心电极的Pcel为1。测量高能X(γ)射线在水模体中的吸收剂量圆柱形电离室的扰动修正因子Pu值辐射质水中

TPR1020D20/D10Sw,air

校准深度（cm）

0.500.441.13550.530.471.13450.560.521.13050.620.541.12750.650.561.12350.680.581.11950.700.601.1165

表2.X()射线质、Sw,air和校准深度(一)

辐射质水中

TPR1020D20/D10Sw,air

校准深度(cm)0.720.611.111100.740.631.105100.760.651.099100.780.661.090100.800.681.080100.820.691.069100.840.711.05910

铯-1371.1365

钴-601.1335表2.X()射线质、Sw,air和校准深度(二)60Coγ射线水中吸收剂量测算实例第一步:由NX计算NKa).Farmer剂量仪配0.6cc电离室(型号NE2571,半径3.15mm，中心铝电极半径0.5mm，长21.5mm)的60Coγ射线照射量校准因子NX=1.005R/div.校准时气压Po=101.3Kpa，温度To=20.0Cb).空气W/e=33.97J/C;对60Coγ射线，g=0.003c).根据空气比释动能校准因子的计算公式得

NK=Nx·2.58×10-4·W/e·1/（1-g）

=1.005×2.58×104×33.97×1/(1.0-0.003)=0.883×10-2（Gy/div）=0.883（cGy/div）60Coγ射线水中吸收剂量测算实例第二步:由NK计算NDa).由电离室型号NE25710.6cc查表得

Katt=0.990；Km=0.994.b).由第一步知电离室的NK=0.883×10-2（Gy/R）并且g=0.003c).故该电离室的空气吸收剂量校准因子为

ND=NK（1-g）Katt·Km

=0.866×10-2（Gy/div）60Coγ射线水中吸收剂量测算实例第三步:对剂量仪读数做T、P修正a).在SSD=80cm，照射野10×10cm，测量时剂量仪平均读数为M’=80.43div/min；测量时空气压P=100.9Kpa，温度T=25.8℃.b).根据气压温度修正系数的计算公式c).得d).故经温度、气压修正后的剂量仪读数为

M=M’×KTP=80.43×1.024=82.36（div/min）60Coγ射线水中吸收剂量测算实例第四步:计算有效测量点的剂量a).由上已知

M=82.36（div/min）,ND=0.866×10-2（Gy/div)b).由射线质为60Coγ射线查表(图)得

Sw，air=1.133Pu=0.993Pcel=1.0c).故根据吸收剂量计算公式

Dw（Peff）=M·ND·Sw，air·Pu·Pcel

得 Dw（Peff）=82.36×0.866×10-2

×1.133×0.993 =80.24×10-2（Gy/min）对现场使用的电离室的要求当Ēo>10MeV时，应使用圆柱形电离室当5MeV<Ēo≤10MeV时，可使用平行板电离室，也可应用圆柱形电离室当Ēo≤5MeV时，则必须使用平行板电离室在水模体或固体模体中进行吸收剂量的测量测量电子束在水模体中的吸收剂量水模体中的吸收剂量计算公式

有效测量点的吸收剂量可表示为

Dw（Peff）=Dair(P)·Sw，air=M·ND（Sw，air）·Pu·Pcel

式中的Sw，air、Pu

、Pcel值可以查表。

电子束校准深度

Ēo（MeV） 校准深度

Ēo<5 R1005≤Ēo<10 R100或1.0cm10≤Ēo<20 R100或2.0cm20≤Ēo R100或3.0cm水深(cm)Ēo(MeV)

46810120.51.0711.0391.0191.0030.9911.01.0901.0581.0311.0130.9992.01.1301.1011.0651.0361.0182.51.1331.1201.0831.0531.0303.01.1291.1021.0691.0424.01.1261.1011.0715.01.1016.01.1218.010.0

电子束的水对空气阻止本领比Sw，air(一)水深(cm)Ēo(MeV50.9820.9730.9660.9590.9451.00.9880.9790.9710.9640.9502.01.0040.9930.9900.9750.9593.01.0231.0081.0040.9870.9694.01.0461.0271.0211.0010.9795.01.0721.0491.0301.0160.9906.01.1001.0741.0511.0331.0228.01.1201.1161.0981.0761.03210.0

1.1161.1121.068电子束的水对空气阻止本领比Sw，air(二)测量电子束时圆柱形电离室的扰动修正因子Pu

Ēz/MeVr=1.5mmr=2.5mmr=3.5mm40.9810.9670.95560.9840.9740.96380.9880.9800.971100.9910.9840.978120.9930.9880.984150.9950.9920.989200.9970.9950.994

铝收集极电离室的Pcel值收集极半径电子束钴-60γ射线和X射线X射线（mm）(hυ)max≤25MeV(hυ)max>25MeV0.51.0081.0001.0041.01.0151.0001.0081.51.0201.0001.0102.51.0231.0001.016高能电子束水中吸收剂量测算实例高能电子束水中吸收剂量的测算过程与高能X(γ)射线的测算过程基本相同。两个过程都有四个步骤，并且第一至三步完全相同，只有第四步有所不同。对高能电子束，参数Sw，air和

Pu不仅与射线束的入射能量有关，还与测量深度有关。高能电子束水中吸收剂量测算实例第四步:计算有效测量点的剂量(一)a).加速器电子束标称能量为20MeV,当SSD=100cm，限光筒10×10cm2，加速器上的监督剂量仪预置200MU时，用剂量仪NE2570/1A，电离室NE2571在有效深度2cm测量吸收剂量，已温度、气压修正的仪器读数M=233.7(div/min).b).由上已知ND=0.866×10-2（Gy/div)c).根据实测的PDD曲线，求得R50=8.0cm其对应的水模表面的平均能量E0=2.33R50=18.6MeV，查表插值得2cm深处的Sw，air=0.983高能电子束水中吸收剂量测算实例第四步:计算有效测量点的剂量(二)d).根据实测的PDD曲线，求得Rp=9.5cm，故2cm深处平均能量Ez=Eo(1-z/Rp)=18.64×(1-2.0/9.5)=14.7MeV，查表插值得Pu=0.990e).根据铝收集极半径查表得Pcel=1.008f).故根据吸收剂量计算公式

Dw（Peff）=M·ND·Sw，air·Pu·Pcel

得Dw（Peff）=82.36×0.866×10-2×1.133 ×0.990×1.008 =80.24×10-2（Gy/min）中能X射线（100～300KV）的吸收剂量测量中能X射线在水中的吸收剂量

式中M为剂量计在水中的读数；NK是空气比释动能校准因子；其单位是（Gy/div）；Ku是校准剂量计所用的辐射场与被测量的辐射场不同而引起的修正，一般取Ku=1；（μen/ρ）w，air是水对空气的平均质能吸收系数之比；Pu是扰动修正因子；Pcel为中心电极的影响，其值为1。水对空气的质能吸收系数比

管电压/kV辐射质

HVL/mmALHVL/mmCud=0md=2cmd=5cm502.240.0721.0131.0121.012702.940.091.0171.0171.0171004.280.171.0271.0271.0281400.491.0471.0451.0441500.831.0611.0581.0572001.601.0801.0751.0732502.471.0921.0891.085

注：d为水深圆柱形电离室在水模体中的扰动因子Pu管电压/kVHVL/mmCu扰动因子Pu1000.171.031200.301.031400.491.031500.831.022001.701.022502.471.012803.371.01中能X射线水中吸收剂量测算实例第一步：由NX计算NKa).Farmer剂量仪配0.6cc电离室(型号NE2571,半径3.15mm，中心铝电极半径0.5mm，长21.5mm)的管电压2