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    X 光机辐射束质的描述及测量

    作者:editor 发布时间:2020-09-08 浏览:2131

    前言  

           随着 X 光机在许多领域应用的深入.在许多情况下,要求准确地描述和测量 X 光机辐 射的束质.锚述 X 光机辐射束质量主准确和直观的方法是测量 X 射线的能谱 一一强度随能量 的分布  但由于X 射线能谱测量较为复杂.以往也曾用其宫一些方法测量和描述 X 光机辐 射的束质.本文介绍了X 光机辐射束质的描述及测量方法,并对吸收法和康谱顿谱法在 X 射线 在质测量中的应用遂行了重点研究.


    1   ×光机辐射束质 的描述

          最早用来描述 X 光机辐射束质的参数是管电压 (KVp) ,它在某种程度上确实反映 了X 射线院质.但同时由于 KVp 测量误差,及对不同X 光机.即使管压相同.所发出的X 射线 的质也有所不同.因此,单用这个参数来描述 X 射线柬质是非 常粗糙的.后来,人们发现   通过 X射线在给定材料 (通常是 Al 或 Cu)  中的衰减  一半值层 (HVL) 可以容易测定和 更好地描述束质  对于单色 X射线,有;

                             HVL=0.693/μ

          μ称为 X射线衰减系数.μ 所对应的单色 X射线的能量就称为 X 射线的平均能量 或有效能 盘.由于 HVL 与 X 射线的平均能量建立了关系,而且 HVL 很容易由吸收曲线进行测量, 因此 HVL 成为描述 X 射线束质的重要参数.但由于 X 射线谱是连续的,HVL 值对 X 射 线的过滤非常敏感,相当不同的谱可以有相同的 HVL值,因此,单给出一个 HVL值还是 不能确 切地表示 X 射线的质.除 HVL 外.般还 应同时 绘 出 KVp 值和第二半 值层 (QVL)值,并定义同质系数 。


    2   ×光机辐射束质的测量

          X 射线柬质的测量,按所使用探测器种类的不同可分为 2 种类型一一非能量分散探测器测量和能量分散探测器测量.


    2.1  非能量分散探测器测量

          非能量分散探测器是指探测器的输出信号与人射粒子能量无关.常用于这类测量的是用电离室测吸收曲线(吸收法)吸收法是指在一合理的几何条件下,将给定的吸收材料置于X 光源与探测器之间.并测出在不同厚度滤片下射线的强度,从而得到一条吸收曲线,并根据吸收曲线描述 X 射线束质. 吸收法测量示意图如图1所示.这种方法的特点是所用测试设备简单.常用于X 射线有效能量的测量.

          在吸收法测量中,为了减少散射的影响:① FCD必须很大.旦 FFD= FCD/2;@ 吸收片上光阙的孔径必须很小.③ 测量电离室必须小,使辐射场能覆盖全部测量电离;③ 焦斑、光阑中心和测量电离室要准直.这样.测量条件就要受许多限制,而且电离电流很小.使实际测量很困难.但从减小散射影响.获得单值吸收曲线角度而言,减小滤片被照面积和增大 FCD 是等效的.因此,在实际测量中常用零面积外推法(直径外推法)来求得 唯一半值层。直径外推法是在不同的滤片被照直径 ( D) 下.分别测得吸收曲线,求出相应的 HVL( 或 QVL) 值,然后作 HVL(或 QVL) 与 D 关系曲线,并外推至直径为零处时的 HVL, 即唯一半值层,如图2 所示.


           在吸收法测囊中,除了要考虑几何因素外、还必须考虑:@ 滤片的纯度和厚度;② 探测器的能量响应.


    2.2     能量分散探测器的测量

          能量分散探测器是指工作于脉冲计数方式,而且探测器输出的脉冲大小与探测器吸收能量有确定关系.常用于 X 射线能谱测量的这类探测器主要有:NaI (丁1) 闪烁探测器、正比计 数管和半导体(Ge(Li) 、Siι   和 HPGe ) 探测器. 由于半导体探测器具有很高的能量分辨率,目前,它在 X 射线能谱的测量中得到了广泛应用.

         在应用脉冲汁数法测量 X 射线谱分布的大多数情况下.遇到的一个主要问题是光子通量很高 ,这就使得在 X 光机正常工作条件下,用常规的测量方法是不可能的.而必须采取措施.减少到达探测器光子的数量或减少单位时间被记录光子的数量.而且这种减弱对整个能量范围的光子应是一致的.

    2.2.1   直接测量

          在这种测量中.探测器直接放于初始射束中.通过下列方法减少探测器的计数率: 降低管电流i② 减少探测器立体角 (即增大探测器与 X 射线管焦斑的距离或在探测器前加一小的准直孔); 在探测器与 X 射线管之间加吸收片; 使用效率低的探测器.

          在实际应用中,根据具体情况可选挥其中一种或几种方法的组合.

    2 2.2   间接测量

          间接测量是指探测器被放在初始束之外,并记录来自被照靶的二次光子.当一靶被X射线照射时可以发生3种类型二次电子:K_ / L _  荧光辐射 ②;相干(瑞利)散射光子;非相干(康普顿)散射光子。从理论上.所有这 3种光子都可以被利用.但目前应用最多的是测量康普顿散射光子.

           一个典型的康普顿谱仪是由一个带有散射材料 (圆棒形塑料) 的散射室、准直器和计算机多道分析器 (MCA) 所组成,通过转动散射窒可以测量不同方向的射束.

          康普顿谱仪用于测量 X 射线的主要优点是:散射室的直径很小几乎不受空间限制.可用于任何初始束方向和任何安装的射线管;谱仪可以很容易与初始束准直;可以用于相对或绝对能谱测量.相对谱可准确到 1%( 所有能量间隔),绝对谱准确到6%. 它的主要缺点是:由于几何散射和康普顿坪使高能光子的能量分辨率减弱.限制了使用这种装置测量的能量上限.在实际应用中.能量上限由可接受的能量分辨来确定(近似 200keV) ,适合于谱仪的低能下限.近似为7 keV.


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