钼靶X射线参考野均匀性测量及剂量分布研究

采用二维电离室矩阵法和指形电离室扫描法测量X射线辐射场均匀野。二维电离室矩阵法快速、简便,可实现X射线主射束、光阑、快门、过滤片、定位装置同轴的调整。指形电离室逐点扫描法测量辐射野均匀区,具有一致性好,结果准确可靠之特点。距钼靶焦斑1 m处,指型电离室测得水平方向均匀性好于95%的辐射野尺寸约为124 mm。竖直方向均匀性好于95%的辐射野尺寸约为103 mm。满足钼靶X射线基准建立和量值传递要求。     

250～600kV段X射线参考辐射装置构建

设计并构建了250~600 k V段X射线参考辐射装置。使用指形电离室对辐射野平面内各点的剂量率进行了测量,结果显示距X射线管焦斑1.2 m处水平方向均匀性大于95%的辐射野直径为128 mm,竖直方向均匀性大于95%的辐射野直径为118 mm;采用指数拟合法进行了高空气比释动能率系列半值层的测量及同质系数的计算进一步表明:管电压介于400~600 k V辐射质的建立使得X射线基准与137Csγ射线基准在能量上得到了更好地衔接。     

中能X射线标准辐射场的初步研究

采用石墨空腔电离室NE2561测量了中能X射线标准辐射场各点的剂量率,结果显示在非均匀性不大于1%的条件下,离X射线管焦斑1 200 mm处得到直径约为45 mm的均匀场。采用内插法测量80 kV能量点过滤X射线参考辐射束的第一半值层和第二半值层。结果显示辐射场均匀性和辐射质均符合ISO 4037的要求。     

(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。     

X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

为开展X射线在治疗水平剂量率下的量值溯源与传递工作,依据IEC 60731—1997标准的要求,建立了管电压为10~250 kV、剂量率范围为1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置。其中10~60 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø60 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在2.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.8％、重复性为0.1％。60~250 kV X射线空气比释动能(治疗水平)标准装置在1.0 m处非均匀性小于1%的辐射野为ø80 mm,散射对辐射场贡献小于1.2 %,在距离放射源1~5 m范围内反平方律在1.5 %内符合,使用标准电离室测得装置的稳定性为1.7％、重复性为0.03％。标准装置辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度为3.0％ (k=2),经测量,装置的各项性能指标均满足治疗水平剂量检测仪器的检定/校准要求。     

X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的建立

为了实现诊断水平X射线剂量率值的准确测量,并开展量值的溯源与传递工作,本文根据IEC 61267—2005标准的要求,建立了管电压40~150 kV、剂量率1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置,实验测量给出了不同辐射质下的辐射场特性,并评定给出了辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度。实验测量结果表明,RQR5辐射质在距离X射线光斑焦点1.0 m处,均匀性＞99.0%的辐射野为ø8.0 cm,均匀性＞95.0%的辐射野为ø10.0 cm;散射对辐射场的贡献＜0.9%;在1.0~5.0 m范围内的距离平方反比律偏差＜2.0%;标准电离室测得辐射场剂量率重复性为0.1%。对RQR2~RQR10系列与RQT8~RQT10系列辐射质的半值层和同质系数进行测量,其半值层偏差不超过±0.09 mm,同质系数偏差不超过±0.02。辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度评定结果为U_rel=3.8%(k=2)。辐射质特性实验测量结果表明,X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的各项性能指标均满足IEC 61267—2005等标准要求。     

医用乳腺X射线参考辐射场的建立

本文主要介绍医用乳腺X射线标准装置的设计及参考辐射场的测量。装置设计方面包括:使用了常用于乳腺诊断的两种靶型,配置了不同大小限束光阑,装备了光学平台和移动导轨装置。实验测量方面包括:辐射束准直性测量、辐射野均匀性测量和半值层测量。结果:辐射束满足准直性要求、辐射野满足均匀性要求,半值层测量结果显示辐射质达到既定要求;该标准装置能够满足用于乳腺X射线计量仪表的检定和校准。     

低能X射线水吸收剂量测量的散射辐射研究

低能X射线常应用于浅层放射治疗,其空气比释动能或水吸收剂量通常采用平板电离室进行测量。为了更好地了解平板电离室在低能X射线校准过程中的响应情况,以及随辐射野变化所引起的散射情况,在低能X射线标准辐射场中,对4个参考辐射质（30 kV、25 kV、50 kV(b)和50 kV(a)）进行了蒙特卡罗模拟,同时对两种常用的PTW23344和PTW23342电离室分别在空气中和模体中进行了校准测量,并改变辐射野大小。结果表明：两种电离室的读数随着辐射野直径增大而增加,但总体趋势逐渐平缓。两种电离室空气读数和模体读数之比随着辐射野直径减小而减少,总体趋势也逐渐平缓。PTW23344电离室在辐射野4.5～9 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅是辐射野9～13.5 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅的2.85倍;PTW23342电离室在辐射野2.03～4.05 cm范围的水吸收剂量刻度因子平均增幅是辐射野4.05～6.08 cm范围的水吸收剂量刻度因子的平均增幅的1.50倍。低能X射线水吸收剂量测量,要使辐射野完全覆盖电离室灵敏体积,以达到电子平衡测量条件,又不能过大导致过多散射造成伤害。     

K荧光装置主要性能研究

K荧光的注量率和辐射野的大小是标定探测器的两个重要指标,利用高纯锗探测器与电离室对Zr、Cd、Cs_2SO_4、Sm_2O_3、Er_2O_3和W六种常见的辐射体进行了注量率的测量。结果显示注量率在10~7 m~(-2)·s~(-1)量级,测量得到的能谱与理论能量相对比,验证了该装置的准确性。利用PTW30013电离室对K荧光装置的辐射野进行了测量,结果显示水平方向辐射野均匀性大于95%的直径范围为120 mm,竖直方向上辐射野大于95%的直径范围为100 mm。     

现场校准用便携式X射线照射装置的优化设计及辐射特性研究

中国原子能科学研究院计量测试部研制了一款用于校准现场固定式X、γ辐射剂量仪的便携式X射线照射装置。首先利用蒙特卡罗软件建立模型,对出射口准直光阑结构进行优化设计,随后,对所建参考辐射场射束范围、均匀性及散射辐射进行模拟计算,并利用TW32005电离室进行了实验验证。在本研究所选辐射质、管电流及参考点-焦斑距离条件下,所建立的辐射场能量范围为60～164 keV,空气比释动能率在0.08～565 mGy/h,周围剂量当量率在0.13～892 mSv/h,为后续利用便携式X射线照射装置开展现场校准技术研究奠定了基础。结果表明,经优化设计后的准直光阑在满足准直限束需求的同时有效减轻了自身重量,便携式X射线参考辐射场特性满足GB/T 12162.1—2000要求,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法用于便携式X射线参考辐射场特性研究的有效性。     

基于ISO 4037-1：2019对60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的研建

以ISO 4037 1：2019为依托,使用大体积自由空气电离室作为测量器具,采用半值层法建立60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质,实验得出的各辐射质的第1半值层和第2半值层的值均在标准规定的误差范围内。使用高纯锗谱仪对建立的X射线参考辐射质进行测量,得到不同辐射质下的脉冲幅度谱。数据处理和分析结果表明,建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的谱分辨率、平均光子能量和有效能量与ISO 4037 1：2019的推荐值有较好的一致性。本次实验建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质满足ISO 4037 1：2019要求。     

用蒙特卡罗方法模拟计算高气压电离室对 60Co和 137Cs源的空气吸收剂量率因子

用蒙特卡罗方法模拟计算高气压电离室对⁶⁰Co和¹³⁷Cs源的空气吸收剂量率因子，并在标准参考辐射场中进行对应刻度。计算和刻度结果表明：对¹³⁷Cs点源，高气压电离室空气吸收剂量率因子的计算值与刻度值间的相对偏差为0.65%；对⁶⁰Co点源，两者之间的相对偏差为－5.5%。计算值与刻度值在不确定度内一致。     

γ射线空气比释动能(治疗水平)标准装置的建立

采用活度为1.85×10¹⁴ Bq的⁶⁰Co放射源建立了γ射线空气比释动能(治疗水平)标准装置,同时从实际情况和安全性考虑设计建造了一套附属的安全联锁系统。为了评价标准装置的性能指标,依次测试辐射场的空气比释动能率范围、辐射野、均匀性以及散射等。测量结果表明在1~5 m的距离内,在不加铅衰减的条件下辐射场的空气比释动能率范围为1.71～43.5 Gy/h,加衰减器后最小空气比释动能率可达1.5×10^-4 Gy/h。在无衰减器的条件下,该标准装置在距离放射源1~5 m范围内平方反比律在1%以内成立;在加衰减器的条件下,该标准装置在距离放射源2~5 m范围内平方反比律在±3.5 %以内成立。2 m位置处空气比释动能率波动在5 %以内的辐射野半径为13 cm,空气比释动能率波动在1 %以内的辐射野半径为7 cm。标准装置的技术性能指标满足开展治疗水平剂量仪的检定/校准要求。     

1E级设备γ辐照鉴定技术研究

本文介绍了沉箱式堆照钴靶辐照装置及核级设备辐照试验的剂量特性要求。采用建立辐射场空间剂量率计算模型、编制计算程序的方法,对堆照钴靶辐射场装载方案进行了设计;采用化学剂量计多点测量的方法,测定了装载后辐射场的剂量率分布;通过对辐射场空间分布特性的分析,确定了辐照样品的摆放位置及其对应的辐照剂量率;最后给出了总辐照剂量的主要影响因素及评估方法。结果表明,在辐照装置的全尺寸空间范围内,剂量率分布均在0.14~0.42Gy·s-1范围内,且最大有效辐照空间可达1 200mm×1 200mm×1 000mm,各项指标均满足1E级设备辐照鉴定试验的要求。     

基于EGSnrc仿真的二维电离室剂量探测器的室壁厚度确定方法

室壁厚度是二维电离室剂量探测器的重要设计参数。在二维电离室剂量探测器的单元空腔几何参数确定的情况下，利用蒙特卡罗仿真方法建立了探测器室壁仿真计算的简化模型，并利用EGSnrc程序对模型进行了仿真计算，给出了室壁厚度的参考数值。结果表明，当空腔为直径4.5 mm、高5 mm的圆柱形时，在能量为1.25 MeV射线下，为达到1%的测量精度，电离室前壁厚度需达到4.4 mm，侧壁厚度需达到1.5 mm；在1.25~4 MeV射线能量范围内使用时，为达到1%的测量精度，侧壁厚度需达到5 mm。本文研究结果可作为该种探测器的设计依据。     

60Co放射源照射装置研制及辐射场测量

60Co源照射装置是产生参考辐射场的重要设备,根据国家标准的要求,参考辐射场中散射剂量率不应大于总剂量率的5％.参考辐射场中的散射辐射贡献和均匀性是描述60Co源照射装置辐射性能的重要参数,利用蒙特卡罗方法对60Co源照射装置产生辐射场的散射辐射和均匀性进行研究,为60Co源照射装置的设计提供了理论依据.待照射装置加工完成后,利用PTW电离室对辐射场进行测量.结果表明,辐射场中散射辐射和均匀性与模拟结果符合较好,辐射特性满足设计要求.     

Imaging Properties of a Positron Tomograph with 280 Bgo Crystals

The basic imaging properties of the Donner 280-BGO-Crystal positron tomograph were measured and compared with the same system when it was equipped with 280 NaI(T1) crystals. The NaI(T1) crystals were 8 mm × 30 mm × 50 mm deep, sealed in 10 mm wide stainless steel cans. The BGO crystals are 9.5 mm wide × 32 mm × 32 mm deep and as they are not hygroscopic do not require sealed cans. With a shielding gap of 3 cm (section thickness 1.7 cm FWHM) the sensitivity of the BGO system is 55,000 events per sec for 1 ?Ci per cm3 in a 20 cm cylinder of water, which is 2.3 times higher than the NaI(T1) system. For a 200 ?Ci/cm line source on the ring axis in a 20 cm diameter water cylinder, the BGO system records 86% of the scatter fraction and 66% of the accidental fraction of the NaI(T1) system. The lower light yield and poorer time resolution of BGO requires a wider coincidence timing window than NaI(T1); however, the ability to use full-energy pulse height selection with a 2.3-fold improvement in sensitivity results in an overall reduction in the fraction of accidental events recorded. The in-plane resolution of the BGO system is 9-10 mm FWHM within the central 30 cm diameter field, and the radial elongation at the edge of the field in the NaI(T1) system has been nearly eliminated.