Báo Cáo Công Nghệ Chẩn Đoán Hình Ảnh

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử - Viễn Thơng
------

Báo Cáo Cơng Nghệ Chẩn Đốn
Hình Ảnh I
Giảng viên:

TS. Nguyễn Thái Hà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thạo
Lớp:

ĐT-TT08 K58

MSSV:

20133641
- Hà Nội, 5/1/2017 -


Sau khi hồn thành chương này, người đọc sẽ có thể:
-

Xác định các thơng số sau: cường độ, dịng, thơng lượng.
Xác định và chuyển về đơn vị SI và đơn vị truyền thống, liều lượng, liều RBE, liều
tương đương, tương đương liều và liều hiệu dụng.
Tính mật độ photon cần thiết để có được một tiếp xúc đơn vị từ các photon và mật độ
năng lượng.
Tên bảy phương pháp được sử dụng để đo liều bức xạ và mô tả mỗi phương pháp làm
việc như thế nào.

Giải thích các khái niệm về cân bằng điện tử ứng dụng để ion hóa chambers.
Tính tốn số ngun tử hiệu dụng của vật liệu composite.
Khái niệm thuật ngữ "half value layer".
Giải thích phổ năng lượng của một chùm tia x-quang là gì?

Đặc tả kỹ thuật và phép đo bức xạ yêu cầu của các không gian
và thời gian phân phối các bức xạ. Đối với một số loại bức xạ phân phối
của năng lượng phải cũng được xem xét. Một mô tả đầy đủ về những ảnh hưởng của
bức xạ lên một loại vật liệu cần thiết được phân tích như thế nào các thành phần khác
nhau của trường bức xạ
tương tác với các nguyên tử và phân tử của vật liệu.
Để tránh những khó khăn của việc duy trì một cơ sở dữ liệu đa chiều lớn của thông tin
chi tiết, kỹ thuật đã được phát triển cho phép nhiều thông số tương tác để được tóm tắt
vào số ít giá trị. Các giá trị từ-rem, các
sievert, màu xám, và như vậy trên — là đơn vị bức xạ được diễn tả trong chương
này. Thời gian
họ có thể dễ bị những cạm bẫy của sự, họ là tất cả nỗ lực để
cung cấp một câu trả lời gọn gàng cho các câu hỏi, điều gì sẽ xảy ra khi cuộc đình
cơng bức xạ
một vật liệu?
CƯỜNG ĐỘ
Thuật ngữ bức xạ được định nghĩa là năng lượng dọc đường từ một vị trí này đến một
vị trí khác. thuật ngữ cường độ bức xạ được sử dụng thông dụng để đề cập đến một số
thuộc tính của các đầu ra của một nguồn bức xạ. Trong vật lý và kỹ thuật, thuật ngữ
"cường độ" được định nghĩa
cụ thể hơn là năng lượng trên một diện tích trong một đơn vị thời gian. Trong tài liệu
này, thuật ngữ cường độ bức xạ đưa ra một định nghĩa cụ thể.
Một chùm bức xạ được mô tả trong biên độ hình 6-1. mật độ bức xạ của chùm
tia được định nghĩa là số N hạt hoặc photon trên diện tích A :
Φ=

(6 - 1)

Nếu các chùm tia là đồng nhất thì vị trí hoặc kích thước của khu vực A là khơng thích
hợp để lâu
vì nó là trong các chùm tia và vng góc với hướng của chùm. Nếu các chùm tia
khơng đồng đều trên tồn bộ diện tích của nó thì mật độ là trung bình của hơn một


diện tích nhỏ, hoặc mỗi vùng riêng biệt theo lý thuyết. Sự thay đổi của mật độ theo
thời gian được biết đến như là thông lượng bức xạ Φ là:
Φ= =
(6-2)
Nếu tổng thơng lượng thay đổi theo thời gian thì thơng lượng phải bằng trung bình tại
các thời điểm. Nếu tất cả các nguyên tử hoặc các photon trong chùm bức xạ có năng
lượng bằng nhau, năng lượng của các photon chỉ đơn giản là kết quả của tổng thông
lượng bức xạ và năng lượng E mỗi hạt hoặc photon:
ψ = ΦE =
(6-3)
BẢNG 6-1 Tổng Thông Lượng và thông lượng (cường độ) của một chùm tia bức
xạ
Số lượng
Tổng thông
Lượng của hạt
(photon)
Thơng lượng
Năng lượng tổng
Cường độ

Ký hiệu

Cách tính

Đơn vị

Φ
ᶲ
ψ
ψ

Lưu ý: bảng trên là trong trường hợp số lượng hạt hoặc các photon không thay đổi
theo thời gian hoặc trong khu vực A và rằng tất cả các hạt photon có năng lượng giống
nhau.
b. N = số các nguyên tử hoặc photon; E = năng lượng mỗi nguyên tử hoặc
photon; A = vùng; t = thời gian.
Tương tự, hạt hoặc photon thông lượng Φ có thể được chuyển đổi sang thơng lượng
năng lượng Ψ ,còn gọi là cường độ I bởi nhân năng lượng E mỗi hạt hoặc photon:
I=Ψ=ΦE=
(6-4)
Nếu các tia bức xạ gồm hạt hay photon có năng lượng khác nhau
( E 1 , E 2 , . . . , E m ), thì cường độ (hoặc thơng lượng năng lượng) được xác định
bởi
I=Ψ=
(6-5)
fi đại diện cho mỗi hạt có năng lượng Ei , và ký hiệu
cho thấy cường độ được xác định bằng tổng m thành phần của chùm tia. Các khái
niệm tổng thông lượng bức xạ và thông được tóm tắt trong
Bảng 6-1.
thể hiện như Eqs. (6 - 1) đến (6-5) co thể có nguồn gốc cho bất kỳ loại trùm hạt nào
như α , β , nơtron hoặc hạt nhân năng lượng cao. Trong trường hợp bức xạ điện từ như

tia X hoặc γ, các photon có một năng lượng E = h v . Trong trường hợp bức xạ được
mơ tả trong điều kiện sóng (chẳng hạn như siêu âm hoặc sóng vơ tuyến), cách xác
định cường độ(phương trình 6-4) chuyển thành.
I=
(6-6)
đại lượng Et là tổng năng lượng truyền sóng trong thời gian t .
Ví dụ 6-1


Một X-quang chụp bụng sử dụng photon để làm rõ một phim có diện tích 0,15 m2
(1. 5 × 10 − 1 hoặc 1500 ) thời gian chụp 0.1 giây. Tất cả photon có một năng lượng
40 keV. Tìm tổng thông lượng photon Φ, thông lượng của photon Φ, năng lượng
thông lượng ψ và cường độ I.
Tổng thông lượng Photon Φ = = = 6 . 7 ×
thơng lượng photon Φ = = = = 6 . 7 ×
dịng năng lượng ψ = = ΦE =
Cường độ

= 2 . 68 ×
= 2 . 68 ×
I = = = = 2 . 68 ×

Lưu ý: Một chùm tia được tạo ra bởi một ống chụp x-quang trên thực tế có một quang
phổ của nguồn năng lượng (Chương 5) và một cách tính chính xác hơn của cường độ
sẽ là tổng của các nguồn năng lượng photon khác nhau để được tổng cường độ. Tiếp
theo ví dụ cho thấy một nguồn bức xạ tạo hai photon năng lượng khác nhau và cũng
chứng tỏ các khái niệm của hình học dị — đó là ảnh hưởng của khu vực.
Ví dụ 6-2
Một hạt nhân phóng xạ phóng ra 270-keV photons trong 90% q trình phân rã của nó
và 360-keV photon trong khoảng 10% quá trình phân rã của nó. Khi photon đã phóng

ra trong q trình phân rã. của hạt nhân phóng xạ, thơng lượng photon và năng lượng
thông lượng khu vực hơn 1 cm2 là gì?
ở khoảng cách 1 m so với nguồn?
Vì photon được phát ra đẳng hướng (nghĩa là có xác suất như nhau theo bất kỳ hướng
nào) từ nguồn, photon qua bề mặt của một hình cầu với bán kính 1 m (bên hình 62). Số lượng các photon qua vùng có diện tích 1 cm2 ( m2) trên bề mặt quả cầu là sự
phân bố của photon bị chặn bởi các vùng có diện tích 1-cm2. Diện tích bề mặt của
hình cầu là 4π, r là bán kính của hình cầu.
một phần của tổng lượng phóng ra = = 7 . 96 ×
Photon qua 1-cm 2 = (7. 96 × 10 − 6 ) = 7.96 photon
do đó, thơng lượng photon xấp xỉ 8 photon/cm2.
năng lượng tổng thông lượng phải được tính theo phần của photon có
trong mỗi phần năng lượng.
Ψ=2
= (0. 9) (270 keV) + (0. 1) 8 (360 keV)
= (1944 + 288)
= 2.23
Mặc dù photon và mật độ thông lượng năng lượng và tổng thông lượng là quan trọng
trong nhiều tính tốn vật lý x quang, số lượng này khơng thể đo một cách dễ dàng. Do
đó, đơn vị đã được xác định có liên quan chặt chẽ hơn đến các phương pháp phổ biến
để đo lường số lượng bức xạ.


ĐƠN VỊ TRUYỀN THỐNG SO VỚI HỆ THỐNG ĐƠN VỊ QUỐC TẾ
Việc đo bức xạ X và γ gặp khó khăn khi mới phát hiện ra chúng. Trong các nghiên
cứu ban đầu của ông, Rontgen sử dụng làm đen một
nhũ ảnh (tức là, phim), như là "thiết bị đo liều". Sự phi tuyến và năng lượng phụ thuộc
vào phản ứng của tấm phim đã gây nhiều khó khăn."liều ban đỏ" (lượng
BẢNG 6-2 đơn vị truyền thống (T) và hệ thống đơn vị quốc tế (SI) của số lượng
Số lượng

Đơn Vị
T

Phơi nhiễm
Liều hấp thụ
Liều hấp thụ
Tương đương

Roentgen(R)
rad
rem

SI
Coulomb/kg(C/kg)
Gray(Gy)
Sievert(Sv)

Hệ số nhân khi chuyển
T sang
SI
2.58×
0.01
0.01

bức xạ để có thể gây phát ban đỏ của da) đã nhiều năm phương pháp chính để đánh
giá hiệu quả điều trị bức xạ. Sự biến đổi sinh học và thiếu một mục tiêu đo "ban đỏ" là
vấn đề lớn với kỹ thuật này.
Năm 1928, roentgen (R) được định nghĩa là các đơn vị chính của số lượng bức xạ cho
các tia x năng lượng trung bình. Định nghĩa của roentgen đã là cải tiến nhiều lần, với
mỗi phiên bản phản ánh sự hiểu biết hơn về sự tương tác bức xạ cũng như những cải

tiến trong các thiết bị được sử dụng để phát hiện những tương tác này. Trong cùng
thời gian này, xuất hiện một số đơn vị khác của số lượng bức xạ. Năm 1958, Ủy ban
quốc tế về đơn vị và đo bức xạ (ICRU) đã tổ chức một cuộc nghiên cứu liên tục các
đơn vị của số lượng bức xạ. Kết quả nghiên cứu này được mô tả trong các báo cáo
ICRU khác nhau.
Các đơn vị được mô tả trong báo cáo ICRU trước đó được coi là hệ thống đơn vị
"truyền thống". Cũng giống như Hoa Kỳ chuyển đổi hệ thống "chỉ số" của đơn vị xquang chuyển đổi sang hệ thống đơn vị bức xạ được biết đến như là các hệ thống liên
quốc gia (SI). Cả hai đơn vị truyền thống và hệ thống SI được sử dụng trong tài liệu
này ưu tiên các đơn vị SI. Bảng 6-2 tóm tắt của đơn vị và chuyển đổi giữa chúng.
Phơi nhiễm phóng xạ
Cặp ion chính (điện tử và các ion dương) được sản xuất bằng bức xạ ion hóa tiếp xúc
với các nguyên tử của một môi trường suy hao. Cặp ion thứ cấp được sản xuất như
các cặp ion chính tiêu tan năng lượng của chúng bằng ion hóa các nguyên tử lân
cận. Tổng số cặp ion tạo ra tỉ lệ với năng lượng bức xạ tích tụ trong mơi trường. Khái
niệm phơi nhiễm bức xạ Dựa trên giả định rằng mơi trường hấp thụ là khơng
khí. Nếu Q la tổng điện tích (âm hay dương) được giải phóng như tia X hoặc γ tương
tác trong một lượng nhỏ khơng khí khối lượng m , thì phơi nhiễm phngs xạ X tại vị trí
của khối lượng nhỏ là
X=
(6-7)
Tổng điện tích phản ánh việc sản xuất của cả hai cặp ion sơ cấp và thứ cấp, với cặp
ion thứ cấp được sản xuất trong và ngồi của khơng khí khối lượng nhỏ. Các đơn vị


truyền thống của phơi nhiễm bức xạ là các roentgen (R):
1R = 2 . 58 × Coulomb/kg khơng khí
Định nghĩa này của roentgen bằng với một định nghĩa cũ hơn:
1R = 1 đơn vị điện (ESU)/0.001293 g khơng khí
= 1 ESU/cm 3 khơng khí tại STP *
* STP = nhiệt độ tiêu chuẩn (0˚C) và áp lực (1 atm hoặc 760 mm Hg).

Roentgen được áp dụng chỉ cho bức xạ X và γ và photon có năng lượng nhỏ hơn
khoảng 3 MeV. roentgen không được sử dụng cho chum điện tử hoặc chùm photon
năng lượng cao. Đối với photon có năng lượng trên 3 MeV sẽ gặp khó khăn để xác
định bao nhiêu cặp ion thứ cấp được sản xuất ở bên ngoài khối lượng đo lường kết
quả của tương tác xảy ra trong khối lượn và ngược lại. không có đơn vị đặc biệt được
đặt tên cho phơi nhiễm phóng xạ trong SI. Thay vào đó, sử dụng các đơn vị cơ bản
coulomb và kg được (xem bảng 6-2). Các đơn vị roentgen và các khái niệm về phơi
nhiễm bức xạ nói chung đang dần biến mất từ việc tăng sử dụng các biểu thức cơ bản
hơn của bức xạ.
Ví dụ 6-3
Tìm năng lượng hấp thụ trong khơng khí từ một phóng xạ của 1 coulomb/kg.W -số
lượng, năng lượng trung bình cần thiết để sản xuất cặp ion trong một tài liệu (chương
4), là 33,85 eV cho mỗi cặp ion (IP) cho khơng khí. Năng lượng hấp thụ trong một
phóng xạ X của 1 coulomb mỗi kg là
=
(6-8)
= 33.85 J/kg
Vì vậy, cho mỗi coulomb mỗi kilơgam của phóng xạ, khơng khí hấp thụ 33.85 J/kg
năng lượng.
Năng lượng và thơng lượng Photon mỗi đơn vị phóng xạ
Từ định nghĩa về năng lượng và thông lượng photon và một số lượng cơ bản đã được
xác định đối với khơng khí, chúng ta có thể tính tốn năng lượng hoặc thơng lượng
photon cần thiết để sản xuất một số lượng phóng xạ nhất định. Từ Eq. (6-8), năng
lượng hấp thụ trong không khí là 33,85 X (J/kg) trong một phóng
xạ X Coulomb/kg. Năng lượng hấp thụ có thể được tính bằng cách:
Năng lượng hấp thụ trong khơng khí = (mật độ năng lượng) (Tổng khối lượng năng
lượng hấp thụ)
= ψ(J/) /kg)
(6-9)
= ()

với là hệ số tổng hấp thụ năng lượng của khối lượng tia X hoặc γ photon góp phần
fluence năng lượng. Hệ số (µen)m được định nghĩa như(Chương 4)
= ,
đại lượng là hệ số suy giảm tổng khối lượng của không khí cho photon năng
lượng hv và đại diện cho năng lượng trung bình chuyển thành động năng của electron
và các ion dương mỗi photon hấp thụ hoặc phân tán từ tia X hoặc . Năng lượng trung
bình đại diện cho đặc trưng bức xạ tia X từ sự suy giảm môi trường, cũng như đối với
bức xạ hãm sản xuất điện tử tương tác với các hạt nhân trong vòng môi trường suy
hao. Hệ số hấp thụ khối lượng năng lượng cho một vài mơi trường suy hao, trong đó


có khơng khí, được liệt kê trong bảng 6-3.
Bằng cách kết hợp Eqs. (6-8) và (6-9), chúng ta có:
= 33. 85 X
BẢNG 6-3 hệ số hấp thụ khối lượng năng lượng cho mọt số vật liệu
và năng lượng Photon

Nguồn: Cục Quốc gia của sổ tay tiêu chuẩn 85. Washington, D.C., Hoa Kỳ văn phịng
in ấn chính phủ, năm 1964.
thơng lượng năng lượng cho mỗi đơn vị phóng xạ(ψ/X) là
=
(6-10)
có đơn vị là , ψ là J/ , và X coulombs/kg.
đối với photon đơn năng, thông lượng photon mỗi đơn vị phóng xạ,Φ / X, là thương
thơng lượng năng lượng mỗi roentgen chia cho năng lượng mỗi photon:
Từ Eq. (6-10), chúng ta có:
=
(6-11)
với hv có đơn vị MeV và Φ có đơn vị photon/.
photon và năng lượng thông lượng mỗi đơn vị phóng xạ được thể hiện ở hình

ảnh bên 6-3 như một hàm năng lượng photon. photon có năng lượng thấp, ảnh hưởng
lớn của năng lượng photon theo hệ số hấp thụ năng lượng của khơng khí phản ánh
trong sự thay đổi nhanh chóng
năng lượng và thơng lượng photon mỗi đơn vị phóng xạ. Trên 100 keV, năng lượng hệ
số hấp thụ là tương đối liên tục, và thơng lượng năng lượng cho mỗi đơn vị phóng xạ
rất giống nhau. Tuy nhiên mật độ năng lượng photon mỗi đơn vị phóng xạ giảm đều
như năng lượng mỗi photon tăng.
Ví dụ 6-4
Tính năng lượng và thơng lượng photon mỗi đơn vị phóng xạ cho 60 Co tia γ. năng
lượng trung bình của các photon là 1,25 MeV và hệ số tổng năng lượng hấp thụ là
2 . 67 × /kg

(bảng 6-3).

=
=
= 12,600

(6-10)

=
=
= 6 . 32 ×
(6-11)
CÁC ĐƠN VỊ CỦA LIỀU BỨC XẠ
Gray
Hóa học và sinh học thay đổi trong mơ tiếp xúc với bức xạ ion hóa phụ thuộc vào
năng lượng hấp thụ trong các tế bào từ các bức xạ, chứ không phải số lượng của ion

tạo ra các bức xạ trong khơng khí. Để miêu tả năng lượng hấp thụ trong một môi
trường từ bất kỳ loại bức xạ ion hóa nào, số lượng bức xạ phải được mô tả trong các
đơn vị SI là gray (hoặc đơn vị truyền thống của rads). Gray (Gy) là một đơn vị liều
hấp thụ ∗ và đại diện cho sự hấp thụ của một joule năng lượng mỗi kg vật liệu hấp
thụ:
1 Gy = 1 J/kg
Liều hấp thụ D trong đơn vị gray được chuyển đến cho một khối lượng nhỏ m (kg)
D (Gy) =
(6-12)
đại lượng E , năng lượng hấp thụ đơn vị joules, là "sự khác biệt giữa tổng của các
nguồn năng lượng của tất cả các phần tử trực tiếp và gián tiếp ion hóa các hạt khối
lượng và số tiền của các nguồn năng lượng của tất cả những người mà đã để lại, trừ
năng lượng tương đương của bất kỳ sự gia tăng trong khối lượng còn lại diễn ra tại hạt
nhân hoặc hạt cơ bản
phản ứng trong khối lượng."
Định nghĩa này có nghĩa là E Tổng số năng lượng có trầm lắng lại trong một số lượng
nhỏ chiếu xạ trung bình, sửa chữa cho năng lượng
Ví dụ 6-5
Nếu một liều 0.05 Gy (5 centigray [cGy]) được phân phối đồng đều tử cung trong một
cuộc kiểm tra chẩn đoán X-quang, bao nhiêu năng lượng được hấp thụ bởi mỗi gram
của tử cung?


D=
∗Gy là cũng là một đơn vị của kerma, được định nghĩa là tổng của các nguồn năng
lượng động lực ban đầu của tất cả các hạt giải phóng bằng bức xạ ion hóa trong một
thể tích chia cho khối lượng của hạt trong thể tích thực hiện. Trong điều kiện cân bằng
hạt điện tích với năng lượng hao phí tương đương, kerma và liều hấp thụ là giống
nhau. Đầu ra của ống chụp x-quang được mô tả trong điều kiện của "khơng khí
kerma" về năng lượng gửi cho mỗi đơn vị khối lượng của khơng khí.

E = (1 J/kg-Gy) (D)(m )
= (1 J/kg-Gy) (0. 05 Gy) (1 g )
=5× J
Trong thời gian một phóng xạ của 1 C/kg, năng lượng hấp thụ mỗi kg của khơng khí
là
1 C/kg = 33,85 J/kg trong khơng khí
hoặc trong các đơn vị truyền thống,
1 R = 2 . 58 × C/kg
= (2. 58 × C/kg)
= 86 . 9 × J/kg trong khơng khí
Bởi vì 1 rad = J/kg, chúng tơi có
1 C/kg = 3385 rad trong khơng khí
1 R = (2. 58 × C/kg) (3385 rad-kg/C)
= 0.869 rad trong khơng khí
Sievert
Tại thời điểm hiện tại, có năm số lượng khác nhau sử dụng đơn vị SI sievert và đơn vị
truyền thống rem. Trong nhiều tình huống, chúng xấp xỉ bằng nhau về độ lớn. Sự khác
biệt nằm trong những cách đó là một hoặc một số biến trong bốn biến mà ảnh hưởng
tác hại sinh học được quản lý. Bốn biến phản ánh
Các:
Thiệt hại ở mức độ tế bào cho một đơn vị liều bằng các loại khác nhau của bức xạ
(alpha,beta, tia x, neutron, vv).
Sự nhạy cảm của các mô cơ thể khác nhau.
Hiệu ứng gây tổn hại đến các mô khác nhau sức khỏe tổng thể của các sinh vật.
Tác động tới thế hệ tương lai
-------------------------------Liều RBE
Hóa học và sinh học tác động của bức xạ phụ thuộc không chỉ vào số lượng năng
lượng hấp thụ ở một phương tiện chiếu xạ, nhưng cũng có khi sự phân bố năng lượng
hấp thụ trong môi trường. Đối với liều hấp thụ bằng nhau, nhiều loại bức xạ ion hóa
thường khác biệt trong hiệu quả mà họ elicit một phản ứng hóa học hoặc sinh học cụ

thể. tương đối hiệu quả sinh học (RBE) Mô tả hiệu quả hoặc hiệu quả sử dụng mà đặc
biệt một loại bức xạ có một số tác dụng hóa học hoặc sinh học. Hiệu quả sinh học
tương đối được tính bằng cách so sánh kết quả thu được với các bức xạ trong câu hỏi


với một bức xạ tham chiếu thu được (ví dụ như tia X năng lượng trung bình hoặc bức
xạ 60Co):
RBE =
Đối với một loại hình cụ thể của bức xạ, RBE có thể có phản ứng hóa học
hoặc sinh học khác nhau. Được liệt kê trong bảng 6-4 là kết quả cuộc điều tra tương
đối hiệu quả sinh học của bức xạ . Đối với những dữ liệu này các bức xạ tham chiếu
là tia X năng lượng trung bình. Rõ ràng RBE cho tia phản ứng sinh học khác nhau từ
một trong những
Liều lượng RBE với đơn vị sievert (Sv) là sản phẩm của RBE và liều trong
gray:
liều RBE (Sv) = liều hấp thụ (Gy) × RBE
(6-14)
ICRU đã gợi ý rằng khái niệm về liều RBE liều nên được giới hạn để mô tả liều bức
xạ bức xạ sinh học. Đó là, RBE liều gắn liền với một thiết lập chính xác trong điều
kiện thử nghiệm và nó khơng áp dụng đối với bảo vệ bức xạ chung.
LIỀU TƯƠNG ĐƯƠNG
Thường hiệu quả của các loại bức xạ khác nhau có cụ thể một hiệu lực hóa học
hay sinh học khác nhau với việc năng lượng tuyến tính (LET). Các liều tương
đương (DE) trong sievert là sản phẩm của liều ở Gy và một yếu tố chất lượng (QF)
thay đổi theo bức xạ LET.
DE (Sv) = D (Gy) × QF
(6-15)
Liều tương đương phản ánh một sự khác biệt trong tác hại của các tia phóng xạ
khác nhau trong sinh học và được sử dụng trong tính tốn
an tồn bức xạ. Chất lượng các yếu tố được liệt kê trong bảng 6-5 là một

hàm của LET và trong bảng 6-6 cho các loại bức xạ khác nhau.
Các yếu tố chất lượng nên được sử dụng để xác định đảm bảo yêu cầu an tồn và để
tính tốn liều bức xạ với nhân viên làm việc với hoặc gần các nguồn ion hóa bức xạ.
Ví dụ 6-6
Một người nhận được một liều tồn thân trung bình là 1 mGy từ tia γ và 0,5 mGy từ
neutron với năng lượng 10 MeV. Tính liều tương đương.
BẢNG 6-5 mối quan hệ giữa ion hóa, năng lượng, và các yếu tố chất lượng

Nguồn: Khuyến nghị của Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ BR J Radiol năm
1955; Suppl.
BẢNG 6-6 chất lượng các yếu tố với các bức xạ khác nhau


Lưu ý: để cho nhất quán trong mỗi thời gian mà thuật ngữ "tương đương" được sử
dụng.
Ví dụ 6-7
Một người vơ tình nhiễm một lượng nhỏ triti (hạt β = 0.018 meV). Liều trung bình
đến đường tiêu hóa được ước tính là 5 mGy.
Liều tương đương trong millisieverts là gì?
Từ bảng 6-6, các yếu tố chất lượng là 1,0 từ hạt triti β.
DE (mSv) = D (mGy) ×QF
= (5 mGy) (1.0)
= 5 mSv
Liều tương đương hiệu dụng
Một dự đoán tác dụng sinh học có thể thu được bằng cách nhân liều tương đương của
một yếu tố chuyển đổi liều để chiếu đến một mô cụ thể để đo về tổng thể tổn hại cho
bệnh nhân. Trong thập niên 1970, việc có sẵn dữ liệu dịch tễ học đã được sử dụng để
biên dịch trong nhiều mô và
cơ quan, khi nhân liều tương đương, sẽ mang lại liều tương đương hiệu dụng
tương. Liều tương đương hiệu dụng ước tính tổng tổn hại đến các cá nhân, việc thiết

kế làm cho các cá nhân tử vong ung thư trong các cá nhân giữa độ tuổi từ 20 và 60,
cũng như các hiệu ứng di truyền trong hai thế hệ tiếp theo. Những yếu tố đã được thay
thế bởi các yếu tố trong thập niên 1990.
Liều tương đương
Trong đầu thập niên 1990, kết quả nghiên cứu từ phép đo liều lượng và dịch tễ
học những người sống sót của những quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima và
Nagasaki năm 1945 bắt đầu mang lại các phân tích thống kê mạnh mẽ, nhạy cảm về
tác hại của bức xạ tương đối với mô khác nhau, và những hậu quả của bức xạ của các
mô sinh vật. Công việc này cũng ảnh hưởng sự phân công của các yếu tố vào báo cáo
cho các năng lượng và các loại bức xạ. Khi liều trung bình cho một cơ quan được tìm
thấy, nguy cơ có thể được chỉ định trong điều khoản của các ước tính gần đây hơn của
tử vong ung thư. Ngoài ra xem xét các yếu tố mới gây thiệt hại gây tử vong do ung
thư và các hiệu ứng di truyền cho thế hệ tương lai. Theo quan điểm của những thay
đổi này, và để phân biệt từ các hệ thống phương pháp đo lường cũ, liều lượng tương
đương nhiệm kỳ đã được thông qua để tham khảo.
Các tế bào mới được định nghĩa hệ số W T , được đưa ra trong bảng 6-8. chúng
được xây dựng để xác định liều hiệu dụng bằng cách nhân liều tương đó thay cho một
liều trung bình là đại lượng đã được tính tốn bằng cách sử dụng bức xạ mới hơn các
yếu tố nặng W R được đưa ra trong bảng 6-7.
Ví dụ 6-8


Như trong ví dụ 6-7, một người nhiễm một lượng nhỏ triti. Liều trung bình cho các
đường tiêu hóa được ước tính là 5 mGy. giả sử rằng một lượng không đáng kể xuất
hiện trong bàng quang. Liều tương đương là gì trong millisieverts? Và liều hiệu dụng
trong millisieverts là gì?
Từ bảng 6-7, các yếu tố bức xạ nặng là 1 với hạt beta.
Sau đó là liều tương đương
ED (mSv) = D (mGy) × W R
= (5 mGy) (1.0)

= 5 mSv
Lưu ý rằng trong tình huống này, giá trị 5 mSv đã được tính tốn cho
liều tương đương tại ví dụ 6-7. Điều này là bởi vì yếu tố bức xạ nặng ( W R ) đối với
các hạt beta bằng các yếu tố chất lượng (QF) cho các hạt beta. Ngoài ra, một sự thống
nhất liều lắng đọng là giả định trong vấn đề này, do đó tất cả liều được giả định bằng
liều trung bình. Nếu phương pháp đo liều chi tiết đã được biết đến với độ chính xác
cao hơn,
Các giá trị của liều trong các cơ quan có những cách tính khác nhau của
liều tương đương.
Từ bảng 6-7, các yếu tố nặng mô là 0,05 cho thực quản, 0,12 cho
Dạ dày, và 0,12 cho đại tràng.
Liều hiệu dụng là:
ED (mSv) = D (mGy) × W R × W T
= (5 mGy)(0.05) + (5 mGy)(0.12)+ (5 mGy) (0,12)
= 0 . 25 mSv + 0 . 60 mSv + 0.60 mSv
= 1.45 mSv
Lưu ý liều hiệu dụng nhỏ hơn so với liều lượng tương đương, vì
chỉ một phần cơ thể bị nhiễm. Giá trị của 1,45 mSv là liều. Nếu bị trên toàn bộ cơ thể,
sẽ dẫn đến cùng một kết quả bất lợi(gây tử vong, các bệnh ung thư và các rối loạn di
truyền) như là liều thực sự nhận được bởi đường tiêu hóa.
ĐO LIỀU BỨC XẠ
Liều hấp thụ mô tả năng lượng hấp thụ trong thời gian tiếp xúc của môi trường để bức
xạ ion hóa. Phương pháp đo liều bức xạ cung cấp năng lượng hấp thu từ sự cố bức
xạ. Để thuận tiện nhất, phương pháp đo liều nên hấp thụ một lượng năng lượng tương
đương sẽ được hấp thu trong môi trường. Ví dụ, một phương pháp đu liều được sử
dụng để đo bức xạ
liều trong mô mềm nên hấp thụ một lượng năng lượng bằng hấp thụ bởi các mô mềm.
BẢNG 6-8 yếu tố mô
Mô
Tuyến sinh dục

0,20
Hoạt động xương tủy
0,12
Colon
0,12
Phổi
0,12
Dạ dày
0,12
Bàng quang
0,05
Vú
0,05


Thực quản
0,05
Gan
0,05
Tuyến giáp
0,05
Bề mặt xương
0,01
Da
0,01
Calorimetric Dosimetry
Hầu như tất cả năng lượng hấp thụ bức xạ cuối cùng đều suy thoái nhiệt. Nếu một hấp
thụ là cách điện từ môi trường của nó, thì nhiệt độ tăng. Trung bình là tỉ lệ với năng
lượng hấp thụ. Sự gia tăng nhiệt độ T Có thể đo với một độ hoặc thermistor. Phương
pháp đo bức xạ calo là một phương pháp dùng để đo liều bức xạ hấp thụ bằng cách

phát hiện sự gia tăng nhiệt độ của một khối lượng của vật liệu hấp thụ. Các
liều hấp thụ trong các tài liệu là
D (Gy) =
=
(6-16)
E là hấp thụ năng lượng, đon vị joules, m là khối lượng hấp thụ, đơn vị kg, s là
nhiệt trong hấp thụ ở cal/kg ᴼC, và ∆T nhiệt độ tăng trong, đơn vị ᴼC. Cho Eq. (6-16)
để được chính xác, vừa hấp thụ
phải được cách nhiệt từ mơi trường. Để đo liều hấp thụ Trung bình, hấp thụ calo phải
có tính chất tương tự như mơi trường. Than chì thường được sử dụng làm mơi trường
hấp thụ trong đo calo thiết kế để đo liều hấp thụ trong mô mềm. Một phương pháp đo
calo được sử dụng để đo bức xạ liều hấp thụ được minh họa trong biên độ hình 64. Phương pháp đo calo đo lường tổng số năng lượng trong một chùm bức xạ thường
hấp thụ chì lớn. Phương pháp đo liều sử dụng ảnh chụp nhũ tương phim chụp ảnh có
chứa các tinh thể một halua bạc nhúng trong một ma trận gelatin. Khi nhũ tương được
phát triển, bằng kim loại bạc được gửi trong
khu vực đã được tiếp xúc với bức xạ. Các tinh thể không bị ảnh hưởng halua bạc sẽ bị
loại bỏ trong thời gian cố định. Số lượng bạc gửi tại bất kỳ vị trí phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố, bao gồm cả số lượng năng lượng hấp thụ bởi nhũ tương tại địa điểm
đó.Truyền dẫn ánh sáng thông qua một khu vực nhỏ của bộ. Bộ truyền động T là
T=
I đại diện cho cường độ của ánh sáng truyền qua một khu vực nhỏ của phim và đại
diện cho cường độ ánh sáng với các bộ phim loại bỏ. Đường truyền được đo bằng một
máy đo tỷ trọng quang. Đường cong liên quan truyền thông lượng bức xạ tiếp xúc,
liều lượng hoặc năng lượng được thu được bằng cách đo truyền qua bộ phim nhận
được tiếp xúc được biết đến, liều hoặc thông lượng. Nếu các vấn đề mô tả dưới đây là
không thể vượt qua, phơi nhiễm bức xạ một vùng đen phim có thể
xác định bằng cách đo lường việc truyền ánh sáng mặc dù vùng và giới thiệu một
đường cong hiệu chuẩn.
Chính xác phương pháp đo liều là khó khăn với các ảnh nhũ tương vì lý do được liệt
kê dưới đây.

1. mật độ quang của một bộ phim phụ thuộc không chỉ vào tiếp xúc bức xạ với các
nhũ tương mà còn trên các biến như năng lượng của bức xạ và điều kiện theo đó, bộ
phim được xử lý. Ví dụ, mật độ quang của một phim chụp ảnh tiếp xúc với 40-keV
photon có thể cao như mật độ của một bộ phim thứ hai nhận được một tiếp xúc nhiều


hơn 30 lần từ photon vài MeV. Chụp nhũ tương được gọi là "năng lượng phụ thuộc "vì
phản ứng của chúng để tia X và γ sáng của các nguồn năng lượng khác nhau
đáng kể từ các phản ứng của máy và mô mềm. Trong hầu hết trường hợp, hiệu chuẩn
bộ phim được sử dụng để liên hệ mật độ photon để phơi nhiễm bức xạ phải được tiếp
xúc với bức xạ giống hệt nhau để mà các phương pháp đo liều cần thiết. Điều này yêu
cầu thường là khó khăn để đáp ứng, đặc biệt là khi phim được đặt trong những chiếc
Phantom hoặc trong các tình huống khác một lượng lớn bức xạ nằm rải rác.
2. khi so sánh với khơng khí hoặc mơ mềm, ảnh nhũ tương của phim bức xạ nhanh
chóng. Lỗi gây ra bởi sự khác biệt trong sự suy giảm
có thể là đặc biệt nghiêm trọng khi bức xạ là hướng song song với mặt phẳng của một
bộ phim duy nhất hoặc vng góc với một ngăn xếp của bộ phim.
3. sự khác biệt về độ dày và các thành phần của nhũ ảnh có thể gây ra sự nhạy cảm
phóng xạ khác nhau từ một trong những bộ phim khác.
Đo Liều Hóa chất
Quá trình oxy hóa hoặc giảm phản ứng được bắt đầu khi một số giải pháp hóa học tiếp
xúc với bức xạ ion hóa. Số lượng các phân tử ảnh hưởng đến phụ thuộc vào các năng
lượng hấp thụ bởi các giải pháp. Do đó, mức độ của q trình oxy hóa hoặc giảm là
một sự phản ánh của liều bức xạ với các giải pháp. Những thay đổi này là cơ sở của
phương pháp đo liều hóa học.đo liều hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất là sắt
sulfat. Cho photon mà tương tác chủ yếu bởi Compton tán xạ, tỷ lệ năng lượng hấp
thụ ở kim loại màu sulfat đến đó hấp thụ trong mơ mềm bằng 1.024, tỷ lệ mật độ
electron (điện tử cho mỗi gam) các phương tiện truyền thông hai. Đối với photon của
cao và thấp hơn năng lượng, các
làm tăng tỷ lệ hấp thụ năng lượng trên 1.024 vì nhiều năng lượng được hấp thụ trong

việc sử dụng sắt sulfat.
Năng suất đo liều hóa học như sắt sulfat được thể hiện bởi G giá trị:
G = Số lượng các phân tử ảnh hưởng đến mỗi 100 eV hấp thụ
G trong q trình oxy hóa của cho đo liều Fricke khác nhau với các bức xạ LET. Rất
nhiều các nhà điều tra đã giả định rằng G là khoảng 15,4 phân tử mỗi 100 eV sắt
sulfat tiếp xúc với năng lượng điện tử cao hoặc tia X và γ tia năng lượng trung
bình. Sau khi tiếp xúc với bức xạ, lượng ion trong sắt sulfat được xác định bằng cách
đo truyền của tia cực tím(305 nm) thông qua các. Một khi số lượng các phân tử bị ảnh
hưởng,năng lượng hấp thụ bởi sắt sulfat có thể được tính bằng cách chia các số lượng
các phân tử của các G giá trị.
Ví dụ 6-9
một lượng sắt sulfat nhiễm bức xạ tia γ. Đo lường truyền dẫn của các tia cực tím (305
nm) thơng qua các giải pháp chiếu xạ chỉ ra ion lúc một nồng độ 0.0001 mol/L. Các
bức xạ là gì liều hấp thụ bởi các vật liệu? Cho nồng độ của trọng lượng phân tử gam 0.0001/L và với mật độ 10− 3 kg/mL cho sắt sulfat, số lượng ion mỗi kilôgam là
Số ion/kg =
= 6 . 02 × 10 19phân tử/kg
Cho một G giá trị của 15,4 phân tử cho mỗi 100 eV cho sắt sulfat, liều hấp thụ là:


D (rad) =
= 63 Gy
Đo liều Scintillation
Các tỷ lệ mà tại đó scintillations xảy ra phụ thuộc vào tỷ lệ hấp thụ bức xạ trong
scintillator. Với một máy dò Scintillation (ví dụ: kích hoạt Tali natri) Ở ống quang tử,
xung ánh sáng từ các máy dò được chuyển đổi thành tín hiệu điện tử. Máy dị nhấp
nháy cung cấp một phản ứng đo được liều ở mức rất thấp và phản hồi tuyến tính trên
một phạm vi rộng của tốc độ liều lượng. Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị dị tia lửa chứa
ngun tử có số hiệu ngun tử cao, và năng lượng photon thấp được hấp thu nhanh
hơn trong các mơ mềm hoặc khơng khí. năng lượng phụ thuộc một bất lợi lớn của
việc sử dụng thiết bị dò tia lửa để đo phơi nhiễm bức xạ hoặc liều để mô mềm. vài

nhấp nháy hữu cơ thiết bị dị đã được xây dựng đều có máy tương đương hoặc mô
tương đương trên một loạt các nguồn năng lượng photon.
đo liều nhiệt
sơ đồ hình 6-5 là cấp năng lượng cho các điện tử trong tinh thể của một
thermoluminescent vật liệu như LiF. Điện tử "nhảy" từ mức valence xuống mức dẫn
bằng cách hấp thụ năng lượng từ bức xạ ion hóa tinh thể. Một số các electron quay trở
lại ngay lập tức mức valence; khác
bị "mắc kẹt" ở giữa mức năng lượng được cung cấp bởi các tạp chất trong các tinh
thể. Số điện tử bị mắc kẹt trong mức độ trung bình là tỉ lệ với năng lượng hấp thụ bởi
LiF phosphor trong thời gian chiếu xạ. Chỉ ít khi electron thoát khỏi và trở lại. Trừ khi
cung cấp năng lượng cho chúng. hầu như tất cả các điện tử bị mắc kẹt vẫn còn ở mức
năng lượng trung gian tháng hoặc năm sau khi chiếu xạ. Nếu các tinh thể được nung
nóng, năng lượng được cung cấp để tạo các điện tử bị mắc kẹt.cấp điện tử trở về đến
mức dẫn nơi chúng rơi vào mức valance. Ánh sáng được phát hành như là các điện tử
quay trở lại. Ánh sáng này là hướng vào photocathode một ống quang tử. Bởi vì lượng
ánh sáng nổi bật photocathode là tỉ lệ với năng lượng hấp thu trong LiF trong chiếu
xạ, tín hiệu từ ống quang tử với tăng bức xạ liều hấp thụ trong lân quang.
Số nguyên tử hiệu dụng dosimetric LiF (8,18) là gần đó mềm mơ (7.4) và khơng khí
(7,65).25 Do đó, cho giống hệt nhau tiếp xúc với bức xạ, số lượng năng lượng hấp thụ
bởi LiF hợp lý gần đó hấp thụ bởi ngang
khối lượng của mơ mềm hoặc khơng khí. Các khác biệt nhỏ giữa sự hấp thụ năng
lượng trong LiF và không khí được phản ánh trong các đường cong "phụ thuộc vào
năng lượng" cho LiF Hiển thị trong biên độ hình 6-6.
Liti Florua được sử dụng rộng rãi để đo liều bức xạ trong bệnh nhân và những chiếc
Phantom, cho nhân viên dosimetry, và nhiều khác đo liều. Đo liều LiF có thể được
như là tinh thể lỏng, một cây gậy tấm ép rắn,ép bột viên hoặc các tinh thể được nhúng
trong một ma trận Teflon. Mn thường được sử dụng cho, và đôi khi số đo của liều bức
xạ.
Khi so sánh với LiF và ,Ca : Mn phosphor là nhạy cảm với
bức xạ ion hóa; Tuy nhiên, phản ứng của lân quang này thay đổi nhanh chóng với

năng lượng photon (hình 6-6).26
đo liều vật liệu trạng thái rắn
Phốt pho dosimeters cũng tương tự như thermoluminescent dosimeters ngoại trừ có tia


cực tím ánh sáng chứ khơng phải là nhiệt gây ra dosimeters để phát ra ánh sáng. Hầu
hết phốt pho dosimeters bao gồm các ly bạc kích hoạt metaphosphate một trong hai Z
cao hoặc Z thấp thành phần. Các phản ứng từ cả hai loại kính tăng nhanh chóng như là
năng lượng của tia X hoặc γ giảm. Shields đã được thiết kế để giảm sự phụ thuộc năng
lượng của các tài liệu này. Tiếp xúc với mức giá lên tới ít 108 R/sec, là phản ứng phốt
pho metaphosphate kích hoạt bạc thủy tinh độc lập với tốc độ tiếp xúc. Phốt pho
dosimeters đôi khi được sử dụng cho thiết bị giám sát và thiết bị đo liều khác. Bức xạ
gây ra những thay đổi trong mật độ quang của kính và nhựa được sử dụng thường
xuyên để đo lường số lượng bức xạ. Thay đổi mật độ quang học
được xác định bằng cách đo truyền ánh sáng có thể nhìn thấy hoặc tia cực tím. Các vật
liệu trước và sau khi tiếp xúc với bức xạ. Bạc kích hoạt phosphate kính,thủy tinh
borosilicate Cobalt kích hoạt, nhựa trong suốt đã được sử dụng để đo liều bức
xạ.Thủy tinh và nhựa đo liều là rất không nhạy cảm với bức xạ.
Phép đo ion hóa
Với tên định danh của năng lượng hấp thụ mỗi kg khơng khí như Ea , EQ. (6-9) có thể
viết lại
Ψ=
Trong một đơn vị khối lượng của khơng khí, năng lượng hấp thụ mỗi kilơgam là
=
E năng lượng lắng đọng trong các đơn vị khối lượng bởi bức xạ X hoặc γ và Ρ là mật
độ của không khí (1,29 kg/m3 tại STP). Nếu J là số chính và ion cặp (IPs) được sản
xuất theo kết quả này lắng đọng của năng lượng, sau đó
E=JW
W = 33 . 85 eV/IP. Mật độ năng lượng là
ψ =

(6-17)
Ví dụ 6-10
1 m 3 khối lượng khơng khí ở STP được tiếp xúc với thông lượng photon photon mỗi
ô vuông. Mỗi photon có 0.1 MeV. Hệ số hấp thụ năng lượng tổng số của máy
2.31 × 10 − 3 m 2/kg cho 0.1-MeV photon. Làm thế nào nhiều ion cặp (IPs) được sản
xuất bên trong và bên ngồi 1-cm3 khối lượng? Phí bao nhiêu đo nếu tất cả các cặp
ion được thu thập?
Ψ = ΦE

(6-3)

=
= 1 . 6 × 10 1J/m2
=
(6-18)
Nó là không thể đo lường tất cả các cặp ion kết quả từ sự lắng đọng của
năng lượng trong một khối lượng nhỏ khơng khí tiếp xúc với tia X hoặc γ . Trong cụ
thể, ioncặp có thể thốt đo lường nếu chúng được sản xuất ở bên ngoài "thu âm
lượng" khơng khí. Tuy nhiên, một khối lượng nhỏ có thể được lựa chọn do đó mất
năng lượng bên ngồi thu thập các khối lượng bằng các cặp ion tạo ra trong năng
lượng bằng lắng đọng bên trong các thu khối lượng bằng các cặp ion có nguồn gốc
bên ngồi. Khi tình trạng này của cân bằng điện tử là hài lòng, số lượng các cặp ion


được thu thập trong khối lượng nhỏ của máy bằng sự ion hóa tất cả J . Nguyên tắc cân
bằng điện tử được sử dụng miễn phí-khơng khí
buồng ion hóa.
buồng ion hóa khơng khí tự nhiên
ion khơng khí tự nhiên chambers được sử dụng phịng thí nghiệm tiêu chuẩn để cung
cấp một thước đo cơ bản của ion hóa trong khơng khí. Các muối thường được sử dụng

như là một tài liệu tham khảo trong các hiệu chuẩn của dosimeters đơn giản như
buồng thimble miêu tả sau này trong chương này. X hoặc Γ tia sự cố khi một buồng
ion hóa khơng khí miễn phí được collimated bởi một màng tungsten hoặc vàng thành
chùm với diện tích mặt cắt A (Margin Hình 6-7). Bên trong buồng, các chùm tia đi
qua một điện trường giữa song song que A và B, với tiềm năng của điện cực B rất tiêu
cực. Điện cực A là căn cứ bằng điện và được chia thành hai bảo vệ điện cực và một
điện cực Trung thu. Bảo vệ điện cực đảm bảo rằng điện trường thống nhất hơn khối
lượng thu gom khơng khí giữa các điện cực. Để đo lường sự ion hóa tất cả chính xác,
phạm vi của các electron giải phóng bởi sự cố bức xạ phải có ít hơn
khoảng cách giữa mỗi điện cực và khối lượng máy tiếp xúc trực tiếp với x – hay Γ chùm tia. Hơn nữa, cho trạng thái cân bằng điện tử tồn tại, photon thông mật độ phải
duy trì liên tục qua buồng, và khoảng cách từ cơ hoành để biên giới của khối lượng
thu thập phải vượt quá phạm vi điện tử. Nếu tất cả các u cầu được hài lịng, sau đó
số lượng các cặp ion giải phóng sự photon cho một đơn vị khối lượng của khơng khí
là
= N/AL
N là số lượng các cặp ion thu thập được, A là diện tích mặt cắt của các chùm tia ở
trung tâm của khối lượng thu thập, và L là độ dài của khối lượng thu thập. Tính
phí Q (tích cực hoặc tiêu cực) được thu thập bởi phòng là Q = N 1 . 6 × Coulomb IP
Bởi vì 1 R bằng. 2.58 × 10 − 4 Coulomb/kg khơng khí, số lượng roentgens X tương
ứng với một khoản phí Q tại một phịng miễn phí-khơng khí ion hóa
X = 2 . 58 × 10 − 4 1 coulomb/kg-R AL Qρ
(6-19)
Ρ là mật độ của khơng khí.
BIÊN ĐỘ HÌNH 6-7
Một buồng ion hóa khơng khí miễn phí. Thu thập các khối lượng chiều dài L được bao
bọc trong khu vực WXYZ. Khối lượng máy tiếp xúc trực tiếp với xor Γ -chùm tia
được mô tả bởi khu vực nở.
Để ngăn không cho cặp ion recombining, tiềm năng khác nhau giữa các Các điện
cực của một buồng ion hóa khơng khí miễn phí phải có đủ lớn để thu hút tất cả các
cặp ion để các điện cực. Điện áp tuyệt vời này được gọi là một bão hịa điện áp. Ion

hóa dịng điện trong một buồng máy miễn phí phải chịu các mức giá khác nhau tiếp
xúc được âm mưu trong hình 6-8 là một chức năng của các tiềm năng khác nhau trên
các điện cực. Cho bất kỳ điện áp đặc biệt, đó là một tỷ lệ tiếp xúc trên gen quan trọng
xảy ra. Trừ khi sự khác biệt tiềm năng được tăng lên, tiếp xúc với một tỷ lệ cao hơn so
với này giới hạn giá trị được đo khơng chính xác bởi vì một số các cặp ion tái và
khơng được thu thập. Lỗi do gen ion cặp có thể đặc biệt là nghiêm trọng trong quá
trình đo lường tỷ lệ tiếp xúc xung chùm tia X. Phạm vi của các electron giải phóng


trong khơng khí tăng lên nhanh chóng với năng lượng của sự cố tia X hoặc Γ tia nắng
(xem bảng 6-9). Điện cực sẽ phải được tách ra bởi 4 m trong một buồng
dùng để đo tia x được tạo ra tại 1000 kVp. Trên 1000 kVp miễn phí-khơng khí ion hóa
Chambers sẽ trở nên rất lớn, và thống nhất các lĩnh vực điện sẽ là khó khăn để đạt
được. Các vấn đề khác chẳng hạn như giảm hiệu quả của bộ sưu tập ion-cặp cũng gặp
phải với chambers được thiết kế cho năng lượng cao x và Γ tia. Với một số thành
cơng, có khoang chứa khơng khí ở áp suất khí quyển nhiều được thiết kế cho photon
năng lượng cao. Vấn đề liên quan đến thiết kế của freeair buồng ion hóa cho năng
lượng cao x và Γ tia đóng góp vào các quyết định
nhốt các định nghĩa của roentgen với x và Γ tia năng lượng ít hơn về
3 meV. Một vài sửa chữa thường được áp dụng để đo lường với một miễn phí-khơng
khí ion hóa buồng,30 bao gồm những điều sau đây:
1. sửa chữa sự mong manh của x hoặc Γ tia bằng đường hàng khơng giữa các cơ
hồnh và khối lượng thu thập
2. điều chỉnh cho gen của các cặp ion trong buồng
3. điều chỉnh cho máy mật độ và độ ẩm
4. điều chỉnh cho các ion hóa được sản xuất bởi photon rải rác từ các chùm tia chính
5. điều chỉnh để cân ion hóa gây ra bởi tách biệt khơng đầy đủ của buồng điện cực
Với chỉnh được áp dụng, các phép đo của phơi nhiễm bức xạ với một buồng ion hóa
khơng khí miễn phí có thể đạt được phàm để trong vịng ± 0,5%. Như đã đề cập trước
đó, máy miễn phí buồng ion hóa được sử dụng như là tài liệu tham khảo tiêu chuẩn

cho các hiệu chuẩn của tia X và Γ dầm trong phịng thí nghiệm tiêu chuẩn. khơng khí
ion chambers được q dễ vỡ và cồng kềnh để sử dụng thường xuyên. Thimble
Chambers Số lượng ion hóa được thu thập một khối lượng nhỏ khơng khí là độc lập
với các phương tiện xung quanh khối lượng thu thập, cung cấp các phương tiện có
một nguyên tử số bằng số nguyên tử hiệu quả của máy. Do đó khoảng cách lớn cần
thiết cho trạng thái cân bằng điện tử trong một buồng máy miễn phí có thể được thay
thế bằng
thấp hơn độ dày của vật liệu dày đặc hơn, cung cấp số nguyên tử là không thay đổi.
Số hiệu nguyên tử Z vật liệu là số nguyên tử bằng một giả yếu tố tầng photon ở mức
tương tự như các tài liệu. Cho quang tương tác, là số nguyên tử hiệu quả một hỗn hợp
của các yếu tố
(6-20)
Z 1 , Z 2 , . . . , Z n số nguyên tử của nguyên tố trong hỗn hợp và
a1 , a 2 , . . . a n là sự đóng góp chút ít của mỗi phần tử với tổng số số electron trong
hỗn hợp. Một xấp xỉ hợp lý đối với số nguyên tử hiệu quả
có thể được thu được bằng cách làm tròn 2.94-3 ở Eq. (6-20).
Ví dụ 6-11
Tính Z Đối với khơng khí. Khơng khí có chứa 75.5% nitơ, oxy 23,2% và 1,3% argon.
Gam - nguyên tử khối là như sau: nitơ, 14.007; oxy, 15.999; và argon, 39.948.
Khoảng cách lớn trong khơng khí cần thiết để cân bằng điện tử và ion hóa tất cả trong
một buồng máy miễn phí có thể được thay thế bởi độ dày nhỏ hơn "tương đương máy
vật liệu" với một số nguyên tử bằng hiệu quả 7.64. Buồng với Máy tương đương bức


tường được gọi là thimble chambers. Hầu hết các cặp ion thu thập
trong khơng khí tập được sản xuất bởi điện tử phát hành như photon tương tác với
khơng khí tương đương các bức tường của phòng. Hiển thị trong biên độ hình 6-9 là
ion hóa trong một khoang chứa đầy khơng khí tiếp xúc với tia X năng lượng cao, thể
hiện như là một hàm của độ dày
bức tường xung quanh trong khoang. Ban đầu, số lượng của các điện tử đi vào trong

khoang tăng dày tường khoang. Khi chiều dày tường bằng các phạm vi của các
electron giải phóng của sự kiện photon, điện tử từ các khu vực bên ngoài của bức
tường chỉ đạt trong khoang, và ion hóa bên trong khoang là tối đa. Các chiều dày của
tường không phải là lớn hơn nhiều so này dày cân bằng vì sự mong manh của sự cố x
và Γ tia tăng với bức tường dày. Độ dày cân bằng cho các bức tường làm tăng với
năng lượng của sự kiện photon. Ở mép con số 6-9, chậm giảm ion hóa như bức tường
dày tăng vượt ra ngồi các electron loạt phản ánh sự suy giảm của photon trong tường
buồng. Extrapolation phần này của đường cong với độ dày tường Zero cho thấy sự ion
hóa sẽ xảy ra trong khoang nếu photon không attenuated bởi các bức tường xung
quanh.
Một buồng thimble được minh họa schematically ở mép con số 6-10. Thông thường
các bên trong của buồng tường tráng với carbon và các điện cực tích cực là
nhơm. Đáp ứng của buồng có thể được thay đổi bằng cách thay đổi kích thước của thu
âm lượng của máy, độ dày của lớp phủ carbon hoặc chiều dài của các nhơm điện
cực. Đó là khó khăn để xây dựng một buồng thimble với một phản ứng tại năng lượng
photon tất cả giống hệt nhau với điều đó cho một buồng máy miễn phí. Thường là các
phản ứng của thimble một buồng so sánh tại một số các nguồn năng lượng photon với
các phản ứng của một buồng ion hóa khơng khí miễn phí. Bằng cách sử dụng các
phản ứng của buồng máy miễn phí như là một tiêu chuẩn, các yếu tố hiệu chuẩn có
thể được tính cho buồng thimble lúc khác nhau năng lượng photon. Buồng ngưng tụ
như cặp ion được sản xuất bởi impinging bức xạ được thu thập, tiềm năng khác nhau
là giảm giữa các điện cực Trung tâm thành phố và các bức tường của một buồng
thimble.
X là sự tiếp xúc ở coulombs/kg và v là khối lượng của buồng trong khối
mét. Thả điện áp cho mỗi đơn vị tiếp xúc, định nghĩa là các độ nhạy buồng, có thể
được giảm bằng cách giảm số lượng phòng v hoặc bằng cách tăng buồng điện
dung C . Nếu một tên với điện dung C e được sử dụng để đo lường các khoản phí
được phân phối trên một buồng ngưng với tất cả các trở kháng C , sau đó là sự nhạy
cảm của buồng có thể được định nghĩa là
V/X = 1 . 29 v/(C + C e)

(6-21)
Sự nhạy cảm của hầu hết các đơn vị tên buồng ngưng được định nghĩa trong điều này.
Ví dụ 6-12
Điện dung của một buồng ngưng 100-R là 50 picofarads. Điện dung sử dụng với
buồng là 10 picofarads. Khối lượng của các buồng là 0,46 cm3. Sự nhạy cảm của viện
là gì? Những gì giảm điện áp xảy ra khi buồng được tiếp xúc với 1 C/kg?
Độ nhạy =V/ X = 1 . 29 v /(C + C e)
=(1 . 29 (0. 046 cm 3 )/ (10−6 m3/cm3)
= 989 voltC/kg


Độ nhạy 1000voltC/kg
Nhiều loại thiết bị đo phơi sáng có sẵn trong đó trong buồng vẫn cịn kết nối với một
tên, một thiết bị đo dịng điện nhỏ hoặc tính phí bởi một dây cáp che chắn đúng mức
trong thời gian tiếp xúc. Trong khi trong các chùm tia x-quang, buồng có thể được
thực hiện là nhạy cảm với bức xạ cho một khoảng thời gian đã chọn thời gian và tốc
độ tiếp xúc hoặc tích lũy tiếp xúc có thể được xác định. Một thiết bị tiêu biểu thuộc
loại này được minh họa
Chất lượng bức xạ
Một chùm tia x-quang khơng miêu tả hồn tồn bằng cách nói tiếp xúc hoặc liều nó
mang lại một vùng nhỏ trong một phương tiện chiếu xạ. Khả năng thâm nhập của bức
xạ, thường được mô tả như là các chất lượng bức xạ, phải cũng được biết đến trước
khi ước tính có thể được thực hiện sau đây:
1. tiếp xúc hoặc liều tỷ lệ tại những nơi khác trong các phương tiện
2. sự khác biệt trong sự hấp thụ năng lượng giữa các khu vực của các thành phần khác
nhau
3. sinh học hiệu quả của các bức xạ mô tả sự phân bố phổ của một chùm tia x-quang
số tương đối của photon của nguồn năng lượng khác nhau trong chùm. Chất lượng
của một chùm tia x-quang được mô tả một cách rõ ràng phân phối quang phổ. Tuy
nhiên, bản phân phối phổ rất khó

biện pháp hoặc tính tốn và là hiếm khi được sử dụng để mô tả chất lượng bức
xạ. Thông thường, chất lượng của một chùm tia x-quang được mô tả bằng cách nêu rõ
giá trị một nửa lớp (HVL) của các chùm tia, đôi khi cùng với sự khác biệt tiềm năng
(kilovolts peak) qua ống chụp x-quang. Mặc dù các phương pháp khác đã được phát
triển để mô tả chất lượng của một chùm tia x-quang, HVL là đủ cho các ứng dụng lâm
sàng đặt bức xạ X.
LỚP GIÁ TRỊ MỘT NỬA
HVL một chùm tia x-quang là độ dày của vật liệu đó làm giảm sự tiếp xúc tỷ lệ của
các chùm tia đến một nửa. Mặc dù HVL một mình furnishes một mơ tả về bức xạ chất
lượng là đủ cho các tình huống nhất lâm sàng, giá trị của tham số thứ hai (ví dụ, cao
điểm tiềm năng khác nhau qua ống chụp x-quang hoặc hệ số tính đồng nhất của các
chùm tia x-quang) đơi khi nói với HVL. Một khi HVL một x-quang chùm tia được tìm
thấy cùng với tỷ lệ tiếp xúc hoặc liều ở một vị trí cụ thể,
tỷ lệ hấp thụ liều có thể được tính tốn tại các địa điểm khác trong vịng một chiếu xạ
phương tiện truyền thơng. Giá trị một nửa lớp (HVL) là đôi khi được gọi là giá trị một
nửa độ dày (HVT). Hệ số tính đồng nhất của một x-quang Beam là thương dày
attenuator cần thiết để giảm bớt các
tiếp xúc với tỷ lệ đến một nửa chia cho các độ dày của attenuator yêu cầu giảm tỷ lệ
tiếp xúc từ một nửa đến một phần tư. Tính đồng nhất Hệ số là tỷ lệ đầu tiên và HVLs
thứ hai. HVLs được đo với rắn "xóc" (hơn một cách chính xác, attenuators) chẳng hạn
như Tấm nhơm, đồng, hoặc dẫn của đồng phục độ dày mỏng. HVLs có thể được đo
lường
bằng cách đặt attenuators độ dày khác nhau nhưng các thành phần liên tục giữa các
ống chụp x-quang và một buồng ion hóa được thiết kế để đo phơi nhiễm bức xạ. Các
phân phối các nguồn năng lượng photon thay đổi như attenuators được bổ sung vào


một chùm tia x-quang,
và đáp ứng của buồng nên độc lập với những thay đổi này. Số đo của HVL ln ln
phải được thực hiện với chùm tia hẹp hình học. Thu hẹp-beam hình học (đơi khi được

gọi là "tốt" hình học), đảm bảo rằng các photon duy đó nhập viện là chính các photon
đã được truyền bởi attenuator. Yêu cầu đối với chùm tia hẹp hình học được hài lịng
nếu buồng vị trí xa attenuator, và một chùm tia x-quang với một nhỏ mặt cắt
khu vực được đo. Diện tích mặt cắt của các chùm tia nên chỉ đủ lớn
để cung cấp một tiếp xúc đồng đều trên toàn bộ khối lượng nhạy cảm của buồng. Điều
kiện của chùm tia hẹp và rộng – chùm hình học "nghèo" được mơ tả trong Hình 612. Đo đạc HVL dưới những điều kiện này được so sánh trong biên độ hình 6-13. Với
hình học rộng – chùm, nhiều hơn photon rải rác vào các Máy dò như độ dày của
attenuator sự tăng lên. Do đó, HVLs đo với rộng – chùm hình học nhiều hơn so với
những người được đo trong điều kiện hình học chùm tia hẹp. HVLs đo theo các điều
kiện rộng – chùm hình học được sử dụng để tính tốn các u cầu che chắn cho các
bức tường xung quanh chụp x-quang.Các thiết bị. Hình học hẹp-beam có thể đạt được
bằng cách đặt attenuator midway giữa mục tiêu chụp x-quang và buồng, với phịng ít
nhất là 0,5 m từ các
Attenuator. Các khu vực của trường nên không lớn hơn một vài cm vng. Các đối
tượng có thể tán photon vào buồng phải được gỡ bỏ từ các vùng lân cận của các chùm
tia x-quang. Độ chính xác hơn có thể đạt được bằng cách đo các HVL cho lĩnh vực
các khu vực khác nhau của mặt cắt và extrapolating HVLs đo một lĩnh vực kích thước
của zero.31 Tuy nhiên, thủ tục này là không cần thiết cho thói quen lâm sàng
dosimetry. Một đường cong sự suy giảm đối với tia x trong đồng được thể hiện trong
biên độ hình 6-14. HVL là 1.86 mm Cu cho x-quang chùm tia được mơ tả trong
hình. Một hồn thành đường cong sự suy giảm là khơng cần thiết cho thói quen
dosimetry. Thay vào đó, độ dày của các Attenuator được nhận dạng mà làm giảm tỷ lệ
tiếp xúc với hơi hơn một nửa (50% đến 55%) và một chút ít hơn một nửa (45% đến
50%). Những dữ liệu này được vẽ trên một đồ thị semilogarithmic và kết nối bằng
một đường thẳng. Xấp xỉ HVL là được đưa ra bởi các giao điểm của đường thẳng này
với một đường ngang rút ra qua các
ordinate)y trục) tại một nửa tỷ lệ tiếp xúc đo bằng khơng có attenuator được bổ sung
vào các chùm.
BIẾN THỂ CHẤT LƯỢNG TRÊN MỘT CHÙM TIA X-QUANG
Tỷ lệ tiếp xúc ở mặt bên của một chùm tia x-quang gần nhất anode là ít hơn các tiếp

xúc với tỷ lệ về phía cực âm vì chụp x-quang bên anode được attenuated bởi một lớn
hơn chiều dày của vật chất mục tiêu trước khi họ nổi lên từ anode. Biến thể này tiếp
xúc với tỷ lệ trên một chùm tia x-quang được gọi là các gót chân hiệu quả (xem
chương 4). Các lọc lớn hơn bên anode tăng HVL chùm tia x từ các cathode sang
anode bên.Việc giảm tỷ lệ tiếp xúc từ catốt đến anode qua một chùm tia x-quang là ít
đáng chú ý tại sâu trong một bệnh nhân bởi vì bức xạ trên phía anode là thâm nhập
thêm.
QUANG PHỔ CỦA MỘT CHÙM TIA X-QUANG
Phân phối quang phổ cho một tia x hoặc Γ tia có thể được tính tốn từ một đường
cong sự suy giảm được đo trong điều kiện của chùm tia hẹp hình học. Một loạt các


đường cong phù hợp kỹ thuật có thể được áp dụng cho các đường cong sự suy giảm
để có được phương trình được sử dụng để tính tốn phân phối quang phổ. Độ chính
xác phương pháp này của việc thu thập một bản phân phối phổ được giới hạn bởi độ
chính xác của kỹ thuật đường cong phù hợp và độ chính xác mà các đường cong sự
suy giảm là đo. Hầu hết các số đo tia x - và Γ quang phổ được thực hiện với một nhấp
nháy hoặc phát hiện chất bán dẫn. Chiều cao của một xung điện áp từ một trong
những thiết bị dò thay đổi với năng lượng lắng đọng trong các máy dò bằng một x
hoặc Γ Ray. Các xung này đều được sắp xếp bởi chiều cao trong một phân tích xung
cao và tính trong bản scaler. Ghi lại số lần có vẽ như là một hàm xung cao để cung
cấp một phân bố Pulse-chiều cao, mà phản ánh sự phân bố năng lượng của photon
impinging khi các máy dò. Để vẽ chân dung phân phối năng lượng một cách chính
xác, sự phân bố pulse-chiều cao phải được sửa chữa cho thống kê biến động trong
phân phối năng lượng và không đầy đủ hấp thu photon trong các máy dò. Đo quang
phổ cho tia sơ cấp và phân tán các tia x sẽ được làm rõ.