聚苯乙烯掺入ZrO2的水等效性蒙特卡罗模拟研究

目的 设计具有水等效性的塑料闪烁体探测器，用于肿瘤放射治疗中的吸收剂量测量。方法 根据经验公式估算出水等效性的聚苯乙烯材料中掺入ZrO2的浓度，利用蒙特卡罗程序Geant4（GEometry And Tracking 4）模拟不同能量的X射线在水、固体水RW34（由2.1 wt%的TiO2掺聚苯乙烯组成）和聚苯乙烯材料中掺入不同浓度ZrO2粒子的能量沉积和输运过程，比较不同材料和水中在不同深度的剂量和衰减系数。结果 聚苯乙烯中掺入约为0.4 wt% ZrO2纳米粒子构建的复合材料在不同深度处的剂量和衰减系数更接近水，其水等效性甚至优于RW34。结论 模拟结果为研制具有水等效性的闪烁体提供了依据。

新型水等效液体闪烁体的研究

本研究旨在研制具有水等效性的液体闪烁体材料,以用于肿瘤放射治疗和辐射防护的剂量测量。实验中的液体闪烁体由十二烷基苯、二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)、曲拉通X-100(Triton X-100)、2,5-二苯基恶唑(2,5-Diphenyloxazole,PPO)和1,4,双2(5苯基恶唑)苯(1,4Bis(5-phenyloxazol-2-yl)benzene,POPOP)组成。首先根据有效原子序数、电子密度公式和蒙特卡罗程序GEANT4(GEometry And Tracking 4)计算上述材料具有良好水等效性时的最佳浓度配比;根据最佳浓度配比配制液体闪烁体,并利用生物学X射线辐照仪和多道谱仪分别测量其水等效性能和辐射发光性能。研究结果表明:配制1 L新型液体闪烁体的最优配方为0.09 L的DMSO、0.36 L的十二烷基苯、0.55 L的Triton X-100、4 g·的PPO和0.2 g·的POPOP。上述配方液体闪烁体材料具有良好的水等效性(吸收剂量与水对应的吸收剂量比值几乎为1,最大相差在0.1%以内),并且保留了液体闪烁体的辐射发光功能(发光效率为一般商用液体闪烁体的1/3)。研制的新型液体闪烁体可用作肿瘤放射治疗和辐射防护中的测量体模材料和剂量探测器。