二维电离室阵列探测器的室壁效应研究

由于二维电离室阵列探测器在剂量测量精度、实时性、可重复性上具有优势,其在放射治疗中的应用日益广泛。二维电离室阵列探测器由平行板电离室单元组成的二维平面阵列构成,阵列单元由充空气的腔室（空腔）及其室壁构成。根据空腔理论,空腔中的电离几乎全部由来自室壁的次级电子产生,因此研究室壁效应是提高二维电离室阵列探测器性能与优化其结构设计的重要环节。利用蒙特卡罗方法,分析研究了不同能量的入射光子在不同部位的室壁中产生的次级电子数量随室壁厚度的变化规律。结果表明,进入空腔的大部分次级电子由电离室前壁产生,且随入射光子能量增加,次级电子数达到最大所需的室壁厚度也增加;对于侧壁和后壁,大部分次级电子产生于空腔附近2~3 mm厚的室壁中,且对入射光子能量不敏感。同时还研究了不同探测器结构对各探测单元之间信号串扰的影响。结果表明,串扰程度与侧壁厚度密切相关,且随入射光子能量的增加而增大,而与空腔尺寸的关系不大。研究结果对二维电离室阵列探测器的设计具有重要的指导价值。     

射线能量对高压充气电离室探测器饱和特性的影响

通过实验测量一种高压充气电离室探测器在~(241)Am、~(137)Cs及X光机(管压200 kV)下的饱和特性,分析不同能量下饱和特性的规律,阐述探测器结构对饱和特性的影响。为充气电离室探测器设计以及探测器实际使用中工作电压的选择提供参考。     

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。     

球形石墨空腔电离室壁修正因子的Monte-Carlo模拟和实验测量

采用Monte-Carlo模拟和实验测量两种方法对30cm³球形石墨空腔电离室在⁶⁰Coγ射线下的壁修因子Kwall进行研究。实验和模拟计算结果的比较表明，传统的线性外推法确定的壁修正能基准组的30cm³和50cm³球形石墨空腔电离室在⁶⁰Coγ射线下的相对电离电流和壁修正因子进行了Monte-Carlo模拟计算，计算的相对电离电流值与NIST发布的实验测量值在0.12%内吻合。     

电流模式下微型裂变电离室参数对探测性能的影响

裂变电离室在工作时,其内部气体中持续地发生着电离和复合过程。为了进一步了解这些过程对探测性能的影响,需要从等离子体物理的角度来研究裂变电离室。借助BOLSIG+以及电流模式下微型裂变电离室的基本理论模型,计算了电极的几何尺寸、裂变率以及气体电离度等参数对探测器饱和区电压范围的影响,并对结果进行了讨论。此外,根据不同电离度情况下的计算结果,对高温导致探测器饱和区电压范围变小这一现象给出了一种可能的解释。     

BPS型TE-TE球形空腔电离室在15MeV中子场测量的修正因子

我所研制了BPS型TE-TE球形空腔电离室。本工作测量了这些电离室的基本性能。饱和特性的测量结果表明,在~(60)Co光子场中Q_B/Q_V与V~(-2)之间,关系是线性的,相关系数极接近于1,由此得出了饱和修正因子。对于15MeV中子和~(60)Co光子确定了自由空气比释动能的壁厚修正因子,各自为(0.6±0.9)·10~(-2)mm~(-1)和(0.49±0.35)·10~(-2)mm~(-1)当射线入射角度范围在0-120°范围时,室响应相对变化对于~(60)Coγ射线不大于0. 5％,而对于15 MeV中子大约为1％。还研究测定了自由空气照射电离室在光子场与中子场中柄散射的影响,测量和计算了用TE气体和空气分别作为工作气体时电离室读数之比值,结果相符。     

用于中子吸收剂量测量的组织等效电离室

研制了几种不同结构的1 cm~3收集体积的气流式组织等效电离室,其室壁和收集极用自制的组织等效导电塑料制作。对电离室进行了一系列性能实验,包括:饱和特性、漏电流、极性效应、电流稳定时间、电流读数重复性、方向响应和光子能量响应等。为比较超见,对美国 FWTIC-17A型组织等效电离室也同时进行了测试。曾将我们的电离室与 FWT 电离室置于 d T 中子场和裂变中子场中进行了比对性测量,所得结果在实验误差范围内一致。所研制的一个球形电离室还送请英国 NPL 进行测试、比对,在 NPL 低散射 d T 中子场中与 EGG 组织等效电离室比对的结果表明,两者符合很好。总的看来,所研制的电离室的性能是良好的。     

曲线拟合在扩展电离室量程范围方面的应用

通过将曲线拟合扩展量程范围的技术应用于传统的电离室探测器,使电离室在低剂量率时工作在饱和收集区,高剂量率时工作在不饱和收集区,从而扩张电离室的量程范围。使得只采用一个电离室便可覆盖8个数量级的剂量率范围,从而实现对现有电离室测量方法补充和发展的目的。     

测定环境天然本底辐射的高气压电离室

设计了二个用于测定环境天然本底辐射的圆柱形高气压电离室。电离室的室壁材料为不锈钢,其室壁厚度约3毫米,有效体积7.68升,充20大气压的氩气(在25℃时),工作电压300伏。 对电离室的性能,包括:在不同γ辐射场情况下电离电流的饱和特性、自身本底(主要是室壁α发射)的影响、角响应等,进行了一系列测试和估算。 采用“阴影屏蔽”法,用标准镭源对电离室进行了刻度,灵敏度约为16×10~(-15)安/(微伦/时)。     

用于短射程粒子的外推电离室

绪言辐射剂量学常常要涉及到用空腔电离室和布拉格-格林方程来求得吸收剂量。布拉格-格林方程的基本假设是空腔的存在不干扰次级粒子的注量分布。因此合乎逻辑的是设计一个可变尺寸的空腔电离室,然后将测量结果外推到零。一种显而易见的方法是采用可变空气隙平板电离室。这种电离室就叫做“外推电离室”。现分四个部分介绍。