混合輻射場之雙熱發光劑量計劑量評估方法研究.docVIP

混合輻射場之雙熱發光劑量計評估方法研究 邱美晴1 許芳裕2 游澄清1,3 劉鴻鳴2 1元培科技大學 影像醫學研究所 2清華大學 原子科學技術發展中心 3元培科技大學 放射技術系 摘要 本研究使用雙熱發光劑量計(Dual-Thermoluminescence Dosimeter, 簡稱Dual TLD) TLD-600和TLD-700，配合活化分析的鎘差法(cadmium difference method)，評估混合輻射場中的光子、中子的劑量分佈貢獻，並配合蒙地卡羅(Monte Carlo)方法的MCNP 4C程式來模擬計算混合輻射場中粒子和物質發生的各種隨機的作用。計算結果再與實驗結果相比較，以驗證實驗值的正確性。臨床醫學如高能(10MV以上)直線加速器放射治療與硼中子捕獲治療等均為包含光子與中子等輻射之混合輻射場的臨床應用，本研究之方法與技術可更準確評估這些混合輻射場放射治療之劑量，並可供執行治療之臨床醫療人員作為實際治療劑量評估之參考。 關鍵詞：熱發光劑量計、中子劑量、蒙地卡羅、混合輻射場 前言 近年來根據衛生署之統計報告指出，癌症已經連續排行在國人十大死因之首，平均每四人當中就有一個人得到癌症，罹患癌症的病患不在少數。現今對於癌症之治療目前見利用放射線破壞細胞內之去氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，簡稱DNA），以達到抑制腫瘤細胞生之目的。 一般用於治療腫瘤的高能直線加速器和硼中子捕獲治療的照射場多為混合場，因為他們在治療的過程中常會伴隨著光子和中子的產生，故治療環境空間治療的評估是很重要的。 本研究使用雙熱發光劑量計(Dual-Thermoluminescence Dosimeter, 簡稱Dual TLD) TLD-600和TLD-700，配合活化分析的鎘差法(cadmium difference method)，評估混合輻射場中的光子、中子的劑量分佈貢獻，並配合蒙地卡羅(Monte Carlo)方法的MCNP 4C程式來模擬計算混合輻射場中粒子和物質發生的各種隨機作用。計算結果與實驗結果相比較，以驗證實驗值的正確性並可供臨床醫療人員作為實際治療劑量評估之參考。 材料與方法 使用雙熱發光劑量計(Thermoluminescence Dosimeter, 簡稱TLD) TLD-600和TLD-700來作為測量混和場之，6Li與7Li6Li在自然界之豐度為7.52﹪，而7Li在自然界中之豐度為95.52﹪，與熱中子作用反應式為6Li（n,α）3H 7Li（n,γ）8Li，作用截面為940邦(barn, 1barn=10-24cm)0.0036邦TLD-600含95.62﹪之6Li與4.38﹪之7Li，TLD700則含有0.07﹪之6Li 與99.93﹪之7Li兩種TLD有不同含量的鋰，對於熱中子的反應不同，TLD-600由於6Li之含量高且與熱中子作用截面大，可以偵測熱中子；TLD700大部分為7Li，僅有微量之6Li，對於熱中子吸收作用不大，可視為幾乎僅對光子敏感之熱發光劑量計，尺寸大小為3.13.1×0.89 mm3，密度為2.64 g/cm3，重量約28 mg，有效原子序為8.2，以TLD-600與TLD700兩種TLD互相搭配，利用6Li含量之不同，作為偵測熱中子之劑量計。 光子劑量響應實驗，將TLD-700與TLD-600分批置於照射場使用3Ci 137Cs射源進行不同劑量的照射，給予0.1、1、3、8、13 m等五種光子劑量，分別得電量讀數（nC），電量與光子劑量的關係曲線即為TLD之光子劑量校正曲線，以此方法即可得電量轉換劑量的光子劑量轉換因子。中子劑量響應校正則是將雙TLD置於反應器混合場中，進行照射以1 MW之反應器功率分別照射裸TLD、包覆鎘TLD等，量測之熱中子法所獲得之熱中子通量經轉換因子換算成為熱中子，推論中子劑量中子劑量響應。 TLD-700由於6Li含量極少，受到照射後所產生的螢光反應均光子的劑量貢獻。TLD-600應可獲得與TLD-700同樣的光子劑量，以此可反推回TLD-600之光子電量貢獻值；TLD-600之總電量值扣除掉本身的光子電量值即為TLD-600的中子電量貢獻。此外，包鎘之TLD鎘使用包鎘材料之TLD與裸TLD同時度量，其關係如公式 (公式1) (公式2) (公式3) (公式) (公式5)