量热法电子束吸收剂量测量方法的研究

摘要

随着各类电子加速器在核医学、辐射生物学及核辐射技术民用产业方面的发展，如何测定和评价电子束辐射相关的物理量特别是如何准确的测量电子束吸收剂量就成了一项十分重要的工作。吸收剂量在辐射加工领域中直接关系到产品的质量控制，在核医学、辐射生物学中直接关系到放疗的成败。因此有必要对电子束吸收剂量测量方法进行规范，以提高我国电子束应用的水平。
　　 目前已知的电子束吸收剂量测量方法有量热法、化学法和电离室法，其中量热法是直接测量电离辐射授予被照物质能量的唯一方法。课题选择量热计作为电子束吸收剂量测量方法的研究对象，同时用化学剂量计与量热计进行比较。其中量热计选择了石墨量热计和聚苯乙烯量热计，化学剂量计采用重铬酸钾（银）化学剂量计，并选用了程序EGSnrc用于蒙特卡罗模拟计算。
　　 课题使用蒙特卡罗程序EGSnrc模拟能量为9.53MeV的电子束照射条件下，水、石墨和聚苯乙烯中的百分深度剂量分布情况。模拟给出四个不同能量的电子束在聚苯乙烯材料中的最大射程，并与实测外推得到的最大射程进行比较。根据模拟的百分深度剂量分布（PDD），给出石墨吸收剂量和聚苯乙烯吸收剂量转换成水吸收剂量的转换因子。用Frike剂量计在69Co辐射场中校准硫酸铈-亚铈剂量计和重铬酸钾（银）剂量计，之后将重铬酸钾（银）剂量计在9.53MeV能量的电子束条件下同时进行照射后分别与硫酸铈-亚铈剂量计和石墨量热计进行比较。采用石墨量热计和聚苯乙烯量热计在动态照射条件下测量吸收剂量，转换为水吸收剂量后再进行比较。
　　 模拟和实验的结果表明：模拟电子束在聚苯乙烯材料中的实际射程与采用聚苯乙烯楔子实际测量后外推得到的射程差异小于1.5％；重铬酸钾（银）剂量计的辐射化学产额在γ射线和电子束辐射场中的差异小于1.85％；动态照射条件下石墨量热计和聚苯乙烯量热计测得的电子束吸收剂量差异小于1.1％。

目录

文摘

英文文摘

图 表 索 引

第一章 引言

1.1 研究背景和意义

1.1.1 医用电子加速器的应用回顾

1.1.2 辐射加工用电子加速器国际国内发展状况

1.1.3 电子束吸收剂量测量的意义

1.2 本论文内容

第二章 电子束吸收剂量测量方法

2.1 国外研究现状

2.1.1 量热法

2.1.2 电子束流密度计(电子注量仪)

2.1.3 液体化学剂量计

2.1.4 固体剂量计

2.2 国内现有工作基础

2.3 辐射加工级电子束吸收剂量量值溯源体系

第三章 量热法测量电子束吸收剂量

3.1 基本原理

3.2 量热计的种类

3.3 电子束盒式量热计基本结构

3.3.1.量热计吸收体

3.3.2 温度测量系统

3.3.3 量热计隔热部分

第四章 蒙特卡罗方法

4.1 蒙特卡罗方法概述

4.1.1 蒙特卡罗方法的基本原理及思想

4.1.2 随机数理论

4.1.3 蒙特卡罗方法解决粒子输运问题的主要步骤

4.1.4 蒙特卡罗方法的特点

4.1.5 蒙特卡罗方法的主要应用范围

4.2 蒙特卡罗方法模拟程序EGSnrc简介

4.2.1 EGSnrc程序的主要功能和特点

4.2.2 其它常用的程序

4.3 EGSnrc中涉及的物理过程

4.3.1 带电粒子与物质的相互作用

4.3.2 X射线与物质的相互作用

4.3.3 光子与电子的耦合输运

第五章 EGSnrc模拟计算

5.1 EGSnrc使用和参数设置概述

5.2 电子束穿过量热计吸收体材料的蒙特卡罗模拟

5.2.1 石墨、聚苯乙烯和水这三种材料的百分深度剂量分布模拟

5.2.2 不同能量电子束穿过聚苯乙烯均匀介质的蒙特卡罗模拟

5.3 小结

第六章 实验研究

6.1 加速器电子束辐射源及辐照条件

6.1.1 电子束扫描均匀性和能量的测量

6.2 量热计

6.2.1 石墨量热计参数

6.2.2 聚苯乙烯量热计参数

6.3 液体化学剂量计体系

6.4 实验方法和结果

6.4.1 化学剂量计的γ射线条件下的校准

6.4.2 电子束照射条件下的量热计与液体化学剂量计比对

6.4.3 聚苯乙烯量热计和石墨量热计的比较

6.5 小结

第七章 结论

本论文专用术语(符号、变量、所略词等)注释表

参考文献

致谢

附录1:研究生学习期间发表的文章