诊断X射线空气比释动能的绝对测量研究

摘要

X射线诊断学和放射治疗学等电离辐射医学应用蓬勃发展并不断广泛普及，在多种疾病和临床诊断的现代医学是不可或缺的，接受医疗照射的人员不断增加，医学诊断X射线的广泛使用使之成为公众照射剂量的最大的人工电离辐射来源，约占了人工辐射源照射的99％。常规诊断X射线管电压范围从(40～150) kV，射线辐射设备和计量器具至今没有形成完整的溯源体系。为统一X射线剂量量值，保证X射线工作计量器具的准确一致和正确使用，确保人身的安全，必须实现X射线剂量的量值溯源，保证X射线设备的质量控制。
　　 论文依托中国计量科学研究院电离辐射所和中国测试技术研究院共同申请的国家科技支撑计划课题《医用X诊断设备计量标准及溯源体系研究》，在现有的中能X射线(60～250) kV空气比释动能基准和低能X射线(10～50) kV空气比释动能基准和基准装置基础上，进行了诊断X射线(40～150) kV空气比释动能绝对测量研究，并复现了空气比释动能的量值，为规范诊断水平空气比释动能的量值传递提供支持。
　　 在国内计量单位内首次搭建了介入式管电压测量系统，实现工业X射线管电压的精确测量，并与非介入式管电压测量仪器相互比较，为解决非介入式管电压溯源提供保障;论文初步完成了使用高能量分辨率的能谱仪测量诊断X射线束的能谱测量及分析，使用能谱终点法实现对X射线管电压进行了尝试性的测量。论文对X射线参考辐射束规范的快速建立方法进行研究，在他人的基础上，提出了快速获得半值层和调整辐射质的数值处理方法，建立了国际电工委员会推荐的诊断X射线参考辐射束规范——RQR和RQA系列辐射质规范;通过实验方法研究，对X射线光管的固有过滤等效铝进行了测量。X射线过滤束的能谱可以应用于确定过滤X射线辐射质、X射线机的管电压、自由空气电离室修正因子、空气比释动能到剂量当量的转换系数等，这对于国际比对、量值传递和仪器仪表的检定与校准有着非常重要的推广价值。文章初步实现对X射线过滤束的能谱测量及分析。
　　 论文对自由空气电离室的原理和国际上主要国家的基准电离室研究状况进行了调研，在此基础上，设计了实验，实验和计算出复现量值所需要的修正因子，实现了自由空气电离室空气减弱修正系数、复合损失修正系数、电场畸变修正系数、通过室壁的辐射穿透修正系数、光阑边缘穿透修正、极性修正的测量。最后复现了诊断水平X射线的空气比释动能，并合理评估了测量结果的不确定度。在建立的IEC推荐的辐射质下，实现了空气比释动能的量值复现，其不确定度为0.28％(k=1)。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状调研

1．3 主要研究的内容

第2章 基本原理概述

2．1 X射线的特性

2．1．1 电子与靶材料的相互作用

2．1．2 特征X射线谱

2．2 诊断X射线参考辐射质

2．3 空气比释动能及绝对测量原理

2．3．1 空气比释动能

2．3．2 绝对测量原理

2．4 自由空气电离室

第3章 诊断X射线参考辐射束规范建立

3．1 X射线辐射装置

3．1．1 X射线源

3．1．2 射线过滤装置

3．1．3 辐射场准直与定位

3．2 诊断水平剂量计

3．3 诊断X射线参考辐射束规范建立

3．3．1 X射线管电压

3．3．2 X射线管固有过滤及附加过滤

3．3．3 诊断X射线半值层与同质系数

3．3．4 诊断X射线的有效能量

第4章 医用诊断X射线能谱相关问题

4．1 能谱终点测量X射线光机管电压

4．2 诊断X射线的同质系数与能谱

4．3 诊断X射线参考辐射束规范RQR系列能谱测量

第5章 诊断X射线空气比释动能的绝对测量

5．1 绝对测量使用的电离室

5．2 电离信号的采集系统集齐介绍

5．3 电离室修正因子测量与计算

5．3．1 空气衰减修正系数ka

5．3．2 复合损失修正ks

5．3．3 通过室壁的辐射穿透修正kp

5．3．4 电场畸变修正系数kd

5．3．5 极性修正kpol

5．3．6 光阑边沿穿透kdia

5．3．7 空气湿度修正kh

5．3．8 其他修正

5．4 修正因子汇总

第6章 空气比释动能量值复现及测量结果

6．1 量值复现

6．2 结果不确定度分析

结论

致谢

攻读学位期间取得学术成果

参考文献