电离室测量吸收剂量原理

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1、电离室测量吸收剂量原理内容概要:一、电离室的工作机制二、电离室的工作特性三、电离室测量吸收剂量的原理电离室测量吸收剂量原理一、电离室的工作机制电离室测量吸收剂量的基本过程是：通过测量电离辐射在与物质相互作用过程中产生的次级粒子的电离电荷量，由计算得出吸收剂量。电离室测量吸收剂量原理（一）、电离室的基本原理两个相互平行的电极之间充满空气，虚线所包括范围，称为电离室灵敏体积。当电离辐射，如X或γ射线摄入这个灵敏体积内，与其中的空气介质相互作用，产生次级电子。这些电子在其运动轨迹上使空气中的原子电离，产生一系列正负离子对。在灵敏体积的电场作用下，电子、正离子分别

2、向两级漂移，使相应极板的感应电荷量发生变化，形成电离电流。在电子平衡条件下测到的电离电荷，理论上应为次级电子所产生的全部电离电荷。电离室测量吸收剂量原理根据以上原理可以制成自由空气电离室主要由两个相互平行的平板电极构成，极间相互绝缘并连接到电源电压的正负端，电极间充有空气。构成电离室的一个极板与电源高压的正端或负端相连，另一极板与静电计输入端相连，称为收集级。电离室测量吸收剂量原理电离室的灵敏体积是指通过收集级边缘的电力线所包围的两个电极间的区域。在灵敏体积外的电极称为保护环，其作用是使灵敏体积边缘外的电场保持均匀，并同时使绝缘子的漏电流不经过测量回路，减

3、少对信号的影响。电离室测量吸收剂量原理自由空气电离室一般为国家一级或二级剂量标准实验室所配置，作为标准，在现场使用的电离室型剂量仪进行校准，并不适合于在现场如医院使用。在实际应用中，电离室的输出信号电流在10A数量级，为弱电流，必须经过弱电流放大器（静电计）对其进行放大，此类静电计通常称为剂量测量仪。如下图所示，静电计实际上就是一个负反馈运算放大器。以三种方式测量电离室的输出信号：1、测量输出电荷量2、测量输出电流3、测量输出回路中形成的电压信号-10电离室测量吸收剂量原理（二）指形电离室指形电离室是根据自由空气电离室原理，为便于常规使用而设计的。图a表示

4、的电离室设想有圆形空气外壳，中心为充有空气的气腔。假定空气外壳的半径等于电离辐射在空气中产生的次级电子的最大射程，满足进去气腔中电子数与离开的相等，电子平衡存在。此条件下的电离室可认为与自由空气电离室具有等同功能。电离室测量吸收剂量原理（二）指形电离室如果将图a的空气外壳压缩，则可形成图b所表示的固态的空气等效外壳，所谓空气等效就是该种物质的有效原子序数与空气有效原子序数相等。由于固体空气等效材料的密度远大于自由空气的密度，该种材料中达到电子平衡的厚度可远小于自由空气的厚度。电离室测量吸收剂量原理（二）指形电离室图c就是根据上述思想设计而成的指形电离室的剖

5、面图,指形电离室的材料一般选用石墨，它的有效原子序数小于空气(7.67)而接近于碳(6)，其表面涂有一层导电材料，形成一个电极，另一个收集电极位于中心。电离室测量吸收剂量原理如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁中的次级电子所产生。为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，它的室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级电子数和能谱与空气中产生的一样。电离室测量吸收剂量原理通常用作室壁材料的石墨，酚醛树脂和塑料，其有效原子序数略小于空气的有效原子序数，这种室壁材料在空气气腔中产生的电离电荷也略少于自由空气电离室。因此，选用有效原子序

6、数略大的材料，制成中心收集电极，可部分补偿室壁材料的不完全空气等效。电离室测量吸收剂量原理二、电离室的工作特性电离室本身具有角度依赖性，电离室的灵敏度会受电离辐射的入射方向的影响。其正确的使用方法是：平行板电离室应使其表面垂直于射束中心轴，指形电离室应使其主轴线与射束中心轴的入射方向垂直。（一）电离室的方向性电离室测量吸收剂量原理（二）电离室的饱和特性电离辐射在空气中产生的正负离子，在没有外加电场的作用或电场强度不够大时，会因为热运动由密度大处向密度小处扩散，导致宏观的带电粒子流动，称为离子、电子的扩散运动。同时，正离子与负离子在到达收集极前可能相遇复合成

7、中性的原子或分子，这种复合会损失一部分由电离辐射产生的离子对数，从而影响电离效应与电离室输出信号之间的对应关系。电离室测量吸收剂量原理当电离室工作电压较低时，正负离子的复合与扩散作用显得比较突出.。如下图所示：当入射电离辐射的强度不变时，电离室的输出信号电流I随电压V变化的关系，称为“电离室的饱和特性”。图中OA段，电离室的输出信号逐渐增高，离子或电子的漂移速度加大，逐渐克服复合与扩散作用的影响，输出信号电流也逐渐增加。电离室测量吸收剂量原理AB段内，由于复合与扩散影响已基本消除，信号电流不再随工作电压改变而保持稳定，此段称为电离室的饱和区。电离室正常工作

8、时，其工作电压应是处于这一范围，随着工作电压的继续提高，BC段电离