插值法测量低能光子^(125)I放射源参考空气比释动能率

本文利用经由低能窄谱X射线刻度过的商用大体积球形空腔电离室,开展了低能光子^(125)I近距离治疗源参考空气比释动能的测量方法研究。通过运用蒙特卡罗洛模拟的方法,得到6711型放射源的能谱及发射光子的平均能量,同时也计算出空间散射修正、非均匀性修正、空气衰减修正等多项修正因子。采用插值法得到了球形空腔电离室的刻度因子,并设计了专用的测量支架,最终实现了低能光子^(125)I近距离治疗源参考空气比释动能率的测量,其不确定度为3.8%(k=2),测量结果与溯源至加拿大NRC的井型电离室偏差优于0.29%,具备了低能光子近距离治疗源参考空气比释动能率量值传递的能力。

钼靶X射线空气比释动能的国际关键比对

为支撑国内乳腺诊断X射线空气比释动能的量值溯源体系,中国计量科学研究院完成了钼靶X射线空气比释动能率的量值复现,其量值复现不确定度为0.3%,并于2018年与国际计量局完成了BIPM.RI(I)-K7关键比对工作,两机构对相同2个传递电离室的校准因子偏差小于0.04%,比对结果合成不确定度为0.28%,比对结果进入国际计量局关键比对数据库(KCDB),实现了国际互认。

高剂量率^(192)Irγ射线参考辐射场的搭建

为完成高剂量率^(192)Ir放射源参考空气比释动能率的绝对测量工作,设计了专用的辐照器及定位装置,利用医用高剂量率近距离治疗机搭建了准直的参考辐射场。参考ISO 4037等相关标准,对参考辐射场的散射、辐射野、半值层、有效能量等相关参数进行了测量和研究。结果显示,在辐射场多个位置,环境散射份额小于主射束的0.003%;在距离放射源1.4 m的位置,辐射野直径为98 mm,尺寸大于基准石墨空腔电离室;半值层测量结果为8.224 mm(Cu),有效能量为402.8 keV,利用HPGe探测器测量的^(192)Ir能谱与模拟谱契合度良好。各项参数均满足了^(192)Ir近距离治疗源参考空气比释动能率的量值复现要求,为其绝对测量与国际比对工作打下基础。

高剂量率近距离治疗源井型电离室校准

对高剂量率60Co近距离治疗放射源参考空气比释动能率进行测量并校准井型电离室。根据国际原子能机构推荐方法利用指型电离室测定参考空气比释动能率标准值,进而对井型电离室校准。参考空气比释动能率标准值为1.0613×10^(-2)Gy·m^(2)·h^(-1),井型电离室的校准因子为9.391×10^(5)Gy·m^(2)·h^(-1)·A^(-1);60Co放射源的参考空气比释动能率标准值的不确定度为2.11%(k=2),井型电离室校准因子的不确定度为2.6%(k=2)。实现了60Co近距离治疗放射源参考空气比释动能率的测量及其井型电离室的校准,为高剂量率^(60)Co近距离治疗源的临床质控提供了量值保障。

用于同步辐射X射线注量绝对测量的自由空气电离室

根据X射线束光子通量、注量和空气比释动能等物理量的关系,通过空气比释动能的测量,转换确定了所需要的光子通量、注量等。依据X射线自由空气电离室原理,针对同步辐射光子束的物理条件,确定了自由空气电离室的设计方案并完成了精密加工和安装调试。电离室主要部件尺寸公差、机械性能和电性能满足计量标准的要求,为计量标准的建立提供了基础。

绝对测量60Co γ射线吸收剂量的石墨量热计

吸收剂量是电离辐射计量领域的基本量之一,是国际计量局(BIPM)根据互认协议(MRA)的关键比对项目.石墨量热计法是重要的吸收剂量基准方法.介绍了我国60Co γ射线石墨吸收剂量国家基准技术改造项目所进行的工作,主要有:石墨量热计、测控技术和系统、基准值复现和不确定度分析.

吸收剂量基准石墨量热计基本性能分析

作为吸收剂量基准的石墨量热计,对于量值复现有很高要求。分析说明了NIM的石墨量热计系统的主要技术性能,包括:温度控制,电能(功率)测量,电能-辐射能量转换关系,以及吸收剂量基准值复现测量,并给出得到的结果。对有关的技术性能指标进行说明,同时给出其随时间的变化(稳定性)。作为基准绝对测量旁证检验,对石墨比热容进行测定,与BIPM测定的结果进行比较,偏差在0.1%以内。

近距放射治疗源空气比释动能的绝对测量方法

近距离治疗放射源剂量学计量基准在我国还是空白。说明了根据迅速发展的近距离放射治疗技术,建立该计量基准的重要性。描述了可行的计量基准方法——用于低剂量率放射源(如125I、103Pd、131Cs等)的宽角自由空气电离室和用于高剂量率放射源(如192Ir)的石墨空腔电离室。

一种用于三维辐照剂量检测的光学CT技术

放射治疗已经发展到3D适形和调强阶段,使得剂量不但具有3D空间分布而且随时间变化,传统的3D水箱的静态测量方式已经不能满足剂量验证的要求。本论文提出了用组织等效性好的辐射敏感材料制成模体,模体辐照后产生辐射效应并存储空间剂量分布信息,然后采用OCT读出剂量分布,从而完成测量任务,发展成3D凝胶剂量学。本课题设计研制了用于聚合物凝胶模体3D剂量检测的光学CT系统,采用锥束投照扫描,帧投影采集方式,对约580 nm波长可见光的衰减系数进行图像重建,并在此基础上描绘等剂量图等放疗临床需要的剂量学资料。OCT的扫描重建时间,分辨能力,剂量响应等都得到满意的结果。采用自制的MAGIC测量模体,用6 MV医用加速器的X射线进行照射,空间剂量分布信息存储稳定,并得到满意的剂量图。

一种监测低能X射线的Si探测器

低能(50keV以下)光子探测器广泛应用于外大气层核爆监测,天体物理现象研究。采用半导体探测单元试制了低能X射线探测器模块。说明了配置多探测器系统的方法,并介绍了探测单元模块的设计、主要试验和技术指标。室温下噪声等效输入光子能量为2.1keV。

同步辐射单能X射线空气质量衰减系数的测量

介绍了3种X射线空气质量衰减系数的测量方法:移动距离法、抽真空法、EGSnrc蒙特卡罗模拟计算法。给出了抽真空法中真空管内空气质量厚度改变量的计算公式,并模拟分析了真空管Be窗对实验的影响。移动距离法与抽真空法得到的结果较接近,验证了抽真空法实验的合理性。当X射线能量为6 ke V、20 ke V时,EGSnrc蒙特卡罗模拟计算结果与NIST标准数据库数值偏差分别为0. 01%、0. 26%。

γ射线空气比释动能测量不确定度分析

基于空气比释动能测量的Bragg-Gray 空腔理论,通过采用石墨空腔电离室对γ射线空气比释动能率进行测量,建立了测量数学模型,考虑到空气比释动能测量过程中的各影响量及其修正,采用实验测量或蒙卡模拟计算的方法得到各修正因子并分析不确定度, 得到γ射线空气比释动能测量的扩展不确定度约为0.5%,其中主要是由壁效应修正和平均电离功的不确定度贡献,因此有必要开展相应的研究,以提高空气比释动能的测量水平。

137Cs γ射线空气比释动能基准石墨空腔电离室的研制

根据Bragg-Gray理论研制了圆柱形石墨空腔电离室，用于137Csγ空气比释动能基准的建立。通过理论计算灵敏体积内部电场分布，优化了电离室壁和收集极之间接地保护的结构设计，在此基础上，对研制的电离室的饱和曲线、本底电流以及稳定性等电学性能进行了测试，其结果表明完全达到设计要求。对电离室的各项修正因子进行了理论计算和实验测量，实现了137Csγ空气比释动能的量值复现，其合成标准不确定度为0．25％。

低能X射线基准辐射装置的建立

建立了低能X射线基准辐射装置。在离辐射源1m处得到非均匀性〈1％的辐射野直径〉40mm，建立了5个CCRI推荐的低能X射线标准辐射质，研究低能X射线衰减规律，测定了半值层和同质系数。该装置的建立为低能X射线空气比释动能量值复现、完成2010年亚太地区APMP．RI（I）-K2国际关键比对、建立低能X射线空气比释动能基准、解决辐射剂量仪表量值溯源奠定了基础。

(20-300)kV X射线参考辐射装置的建立

为了推进X射线空气比释动能基准量值传递工作的开展,建立了(20-300)kV X射线参考辐射装置。距离X光管焦点1 m的均匀野处,建立了CCRI会议推荐的两组低能X射线参考辐射质50kV(a)和50 kV(b),采用拟合方法测量得到的半值层、同质系数与推荐值相差2%以内。通过蒙卡模拟软件EGSnrc研究两组参考辐射质的能谱分布情况,并计算了其平均能量,分别为33.3和28.1 keV。

工业CT空间分辨力与密度分辨率测试方法研究

工业CT的空间分辨力和密度分辨率是衡量CT成像测量结果的重要指标。理论上计算了空间分辨力,与线对卡测量和圆盘法测量进行了比较。使用液体密度差试件以及圆盘法得到其密度分辨率,验证了方法的可行性。结果表明:实验方法得到的DR的空间分辨力可达到5 lp/mm,而CT的最佳空间分辨力为8 lp/mm,需使用圆盘法得到。使用液体密度差试件测量得到的密度分辨率可达到0.2%,使用圆盘法测量得到的结果与使用的探测器和X射线管有关,其空间分辨力和密度分辨率有一定的差异。

抽真空法测量自由空气电离室空气衰减修正因子

空气衰减对自由空气电离室是最大的修正项,对总的修正因子不确定度影响也大。本文采用钼靶X射线、真空管测试系统和圆柱型自由空气电离室测量电离电流,用EGSnrc(Electron Gamma Shower)程序模拟恒压管对X射线束额外损失的影响;用抽真空法对圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的测量,修正了实际测量中圆柱型自由空气电离室限束光阑入射面到收集极这段距离的空气衰减,得到准确的电离电流测量值。结果表明:自由空气电离室的电离电流与恒压管的压强成正比,恒压管对于X射线束额外损失小于0.5%;在钼靶X射线基准的4个辐射质条件下测得的圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子与德国物理技术研究院(The Physikalisch-Technische Bundesanstalt,PTB)的测量结果比较,呈现相同的变化趋势,符合实验要求和国际标准。圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的实验测量对于钼靶X射线空气比释动能的绝对测量具有科学参考价值。

低能X射线自由空气电离室散射和荧光光子修正因子的研究

为了减少散射和荧光光子在低能X射线自由空气电离室复现空气比释动能的影响,需要引入散射和荧光光子修正因子。运用EGSnrc MC模拟程序中的DOSXYZnrc程序包对6~50 ke V能量范围内X射线自由空气电离室的散射和荧光光子修正因子进行模拟计算,获得散射和荧光光子修正因子的值;参考CCRI的国际比对规范,对低能X射线规范下的5个辐射质的散射和荧光光子修正因子进行了模拟计算,得出散射和荧光光子修正因子的值。研究结果表明：所得散射和荧光光子修正因子不确定度为0.1%,可为低能X射线空气比释动能的国际比对提供数据支持。

自制球形空腔电离室的性能测试

为建立和完善250～600 kV段X射线空气比释动能基准,自主研制了一系列石墨空腔电离室作为基准电离室,以球形空腔电离室为例,在参考辐射场上对其性能进行了相关测试,包括电离室的饱和特性、重复性以及漏电情况.结果显示电离室的工作电压为600V,重复性好于0.1％,漏电流值小于30fA,本套电离室的性能符合相关要求.

^(137)Cs γ射线空气比释动能率的国际关键比对

为建立我国^(137) Csγ射线空气比释动能基准并使之达到国际等效,中国计量科学研究院(NIM)采用石墨空腔电离室在国际计量局(BIPM)^(137) Csγ辐射场中开展了基准装置的直接比对,其比对结果为0.996 7,合成标准不确定度为0.21%。同时采用校准同一电离室的方式开展了间接比对,得到的间接比对结果为0.996 4,合成标准不确定度为0.29%,直接比对和间接比对相对偏差约为3×10-4,在不确定度范围内结果符合较好,该比对结果已进入国际计量局的关键比对数据库。