放射物理学课件3.pptVIP

根据能带理论，固体中运动电子的能量谱值由一系列准连续的具有一定宽度的能带（band）组成，两个相邻的能带之间的区域因不能被电子占据而被称为禁带（band gap）。金属都有着被电子部分占据的宽能带，即导带（conduction band），其中的电子填充情况容易因电场作用而改变，因此表现出良好的导电性。对绝缘体或半导体而言，能带系列则全被电子恰好填满，其中最高的满带称为价带（valence band），价带之上经过一定宽度的禁带过渡才是空着的导带。在绝对零度温度下，半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论)，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带。 热释光探测器是20世纪60年代发展起来的一种新型探测器，它具有这样一种特性：能长时间地贮存电离辐射能，在受热升温时，能放出光辐射，这种特性称为辐射热释光。热释光强度随加热温度分布的曲线称为热释光发光曲线。 对一种具体的热释光材料来说．光峰的位置是恒定的。加热放出的总光子数与探测器受辐照时所吸收的能量成正比，因此，可以通过测量总光子数来确定辐射的照射量。 常用的热释光材料为氟化锂(LiF，TLD-100)，有效原子序数为8.2，与软组织 （ )比较接近，适合临床应用。 热释光材料的剂量响应与其受辐照和加热历史有关，在使用前必须退火。如LiF在照射前要经过l小时400oC高温和24小时80oC低温退火。 它的剂量响应，一般在10Gy以前呈线性变化，大于10Gy则出现超线性现象。其灵敏度基本不依赖于X（γ）射线光子的能量，但对于低于10MeV的电子束，灵敏度下降5％～10％。 热释光探测器必须与读出器(热释光测量仪)配合使用。读出器可分成三个部分：加热部分、光电转换部分和显示记录部分。 记录仪 放大器 光电倍增管 热 源 光滤过 加热盘 高 压 热释光剂量计读出系统框图 记录仪 放大器 光电倍增管 热 源 光滤过 加热盘 高 压 加热部分包括加热器和升温控制系统。加热器由不锈钢片、银片或电阻钢带按一定形状冲压而成，升温控制系统通常使用镍铬镍铝，铜-康铜做的热电偶作为传感器。 记录仪 放大器 光电倍增管 热 源 光滤过 加热盘 高 压 光电转换部分由光电倍增管完成。显示记录部分由电子线路组成。 加热部分和光电转换部分组成测量探头，在加热器和光电倍增管之间还有滤光片和光导。滤光片具有特定的透射光谱，它与探测元件的发光光谱相匹配，使热释光片发出的光能顺利地通过．而其他光谱则被滤去。 光导是用透明的光学玻璃或有机玻璃做成的。目的是使光电倍增管和加热器之间保持一定距离，以减小加热器的电磁干扰和高温对它的影响。 热释光材料的剂量响应依赖于许多条件，因此校准要在相同条件，如同一读出器，近似相同的辐射质和剂量水平下进行，经过严格校准和对热释光材料的精心筛选，测量精度可达到95％－97％。 选择使用发光效率高、发光曲线简单和易于加工成型、物理和化学性能稳定的热释光材料，制成不同形状及大小，便于作剂量建成区，近距离治疗放射源周围的剂量分布、患者剂量监测和剂量比对等特别需要场合之用。 四、胶片剂量仪 放射照相用胶片组成：片基（厚度约0.2mm厚，透明）、乳胶（覆盖在片基双面或单面的含溴化银晶体颗粒）、乳胶保护涂层。 当胶片受可见光或电离辐射照射时，溴化银(AgBr)晶体颗粒中的银离子（Ag＋）还原为银原子（Ag），数个银原子就形成所谓的“潜影”。洗片时，洗片液分子促使晶体颗粒的Ag＋还原为Ag，这种转变在含有“潜影”的晶体颗粒中进行得更迅速，因此选择合适的洗片时间就形成高黑度差别的影像。 光学密度用来定量胶片黑的程度，用符号OD表示，定义为 式中：I0是光线入射强度，It是光线透过强度。没有曝光的胶片也能阻止少量光线，形成本底密度，测量密度扣除本底密度称为净密度。 透明度也可用于表示胶片黑的程度，用符号T表示，定义为 光学密度概念一般用于胶片黑度测量，而透明度概念用于计算机图像显示处理中。 光学密度和透明度的测量仪器主要有光学密度计（又称黑度计）、扫描仪和激光数字化仪三种类型。 胶片灵敏度（S）是指特定的光学密度与所接受的照射量或组织替代材料吸收剂量的比值。对于同一型号的胶片，其灵敏度与射线能量、射线入射角度、照射剂量、洗片条件以及胶片的批号等因素有关，与照射剂量率无关。对于X（γ）射线，当满足电子平衡条件时，胶片灵敏度正比于胶片与水的质能吸收系数的比值。 工作原理： 胶片剂量计由置于塑料盒中对辐