法拉第筒法校准丙氨酸对质子吸收剂量技术研究

　　1　引　言

　　目前,国际上报道的可用于测量质子吸收剂量的方法有多种,如量热计、电离室、法拉第筒、热释光剂量计、diode剂量计[1]等,另外还报道了dia-mond剂量计[2]、闪烁体探测器[3]以及双硅条探测器[4]等在质子吸收剂量测量上的应用。在这些测量方法中,国际上推荐的可以作为质子吸收剂量标准测量方法的只有量热法、电离法和法拉第筒法,其它方法则主要作为常规测量监测方法。

　　法拉第筒法是测量质子注量的一种简单而可靠的方法。它主要是利用法拉第筒内的吸收体将初级入射质子完全阻止并输出电流信号,根据质子入射面积得到注量,再根据碰撞阻止本领计算得到吸收剂量。国际上利用该法进行质子吸收剂量测量的有美国的Newhauser[5]、意大利的Cambriay[6]等,而国际辐射单位委员会(ICRU)出版的59号报告[7]也提供了法拉第筒法测量质子吸收剂量的参考依据。

　　另外,由于丙氨酸剂量计具有剂量测量范围宽(1-105Gy)、照后稳定性好、可重复测量、组织等效等优点,除被广泛应用于60Coγ射线和电子束吸剂量测量外,还有望用于质子吸收剂量的测量。

　　由于丙氨酸测量吸收剂量是一种相对方法,其响应必须经过标准剂量体系校准才能应用,因此本文利用法拉第筒测量系统作为标准系统,建立了一套法拉第筒法对丙氨酸薄膜剂量计的质子吸收剂量的校准系统。利用中国原子能科学研究院HI-13串列加速器产生的10MeV质子,对丙氨酸剂量计进行了质子吸收剂量的校准方法研究。

　　2　实验原理

　　2·1　法拉第筒法测量质子吸收剂量的原理

　　吸收剂量D的定义是:任何电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量dE除以dm,即

　　吸收剂量的国际单位(SI)制名称是戈瑞,符号为Gy。

　　另一个很重要的物理量是单位质量的转换能量(C),C代表重带电粒子与靶物质核外电子的相互作用产生的能量损失,C定义如下

　　式中: S/ρ—质量碰撞阻止本领,单位—Jm2kg-1;Φ—注量,单位—m-2。

　　根据ICRU 59号报告,对于能量为几十MeV以下的质子,满足吸收剂量与单位质量的转换能量相等的关系,即D=C。

　　在利用法拉第筒法测量质子吸收剂量时,法拉第筒直接测量得到的计数为入射质子的电荷数Q,由Q可推出质子的吸收剂量D[7]。推导过程如下:

　　法拉第筒测量的粒子数

　　式中:Q为收集的电荷数,单位—C;Ze为每个质子所携带的平均电荷数,即Ze=1,故法拉第筒测量的质子数

　　质子注量

　　对于能量为E、注量为Φ的质子,质子吸收剂量D(E)可表示为