多通道智能化剂量仪在成都剂量体模上的测试及应用

　　根据肿瘤放射治疗的临床原则,人们尝试种种努力在提高对肿瘤杀伤效应的同时,减少对正常组织的损害,扩大对两者放射效应的差别,亦即提高肿瘤放疗的治疗比(TGF,therapeuticgain factor)。三维适形放疗和调强放疗(3DCRT and IMRT,three dimensional conformal radiation therapy and intensity modu-lated radiation therapy),能使射线在高剂量区的剂量分布形状在三维方向上与病变组织(靶区)的形状一致。IMRT执行前要做照射野等中心验证,如果误差<3 mm才可以执行治疗。针对IMRT计划设计和验证的复杂性,笔者介绍了可测定10个点辐射剂量的智能化仪器在成都剂量体模上的测试及应用。

　　1　探测原理

　　1.1　探测器

　　探测器核心部件是半导体PN结。在半导体内荷电粒子射线电离所产生的电子-空穴对朝电极集中,把电极上这些集中的电子与空穴以脉冲电压形式作为输出信号。半导体探头灵敏区厚度公式

　　式中,ρ为半导体材料的电阻率(Ω·cm);ε为半导体材料的介电常数;μ为多数载流子迁移率(cm2/s);υ为附加的电压(V);k为换算常数,设计灵敏区厚度<3 mm。半导体外部包裹着组织近似等效的聚苯乙烯等材料,探测器与主机之间连以2 m的PTFE绝缘镀银屏蔽铜线,可延长电缆15 m。PN结工作在零偏置条件下,省去了高压电路,而且大大减少了在没有射线入射时探测器中产生的漏电流,本探测器漏电流<100 fA。与气体电离室相比半导体探测器有明显的优点:一是固体密度远远大于气体,有利于接收器的小型化;二是在半导体中产生一对电子-空穴对时需要的能量只有3eV左右,因而形成的脉冲幅度涨落要小得多。从而大大提高了能量的分辨率。

　　1.2　接收电路

　　由于60Coγ射线对半导体探测器辐射仅产生nA级微弱电流,对弱信号放大和传递影响最大的是元件中的热噪声、散粒噪声所形成的白噪声和1/f的低频噪声,这些噪声是无法用屏蔽等措施消除的。利用斩波技术,把低频信号变成高频信号后进行处理,从而避开了低频段的1/f噪声的影响。利用相干接收原理采用同步积分器先积分后放大的设计,同时辅助于前置电荷放大器,使增益比提高了好几个数量级。

　　2　系统构成

　　2.1　硬件结构

　　采用Winbond公司的单片机W77E58作为控制系统的CPU。W77E58是一款八位的CMOS微处理器,最高频率40MHz,内嵌32KB的Flash MTP(multiple-time programmable)ROM。W77E58管脚与标准的80C52兼容,且兼容MCS-51指令集,具有两个增强型全双工串口,采用12位高速AD579作为AD转换器。使用9-pin的RS232串口通信,电平转换芯片采用MAX232,MAX232是包含两路接收器和驱动器的IC芯片,适用于各种EIA-232C通信接口。