直线加速器电子束流能量的测量-GEX辐照剂量计.PDF

直线加速器电子束流能量的测量 电子直线加速器最重要的束流参数是束流的能量、流强、能散度和发射度 束流能量是影响电子直线加速器性能最重要的因素之一 对于脉冲型电子直线加速器，电子束的能量测量方法通常有：磁偏转法、半价层 法、射程法等 一 测量原理 1.1磁偏转法 能谱测量原理示意图 磁偏转法通常用于测量电子束的能谱，进而得出电子束的能量E0 。 磁偏转法测量电子束能谱的原理如上图所示：从加速器引出的电子垂直于磁场 射，会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，其偏转半径为R ，磁场B 与偏转半径的 关系为： 其中，B 为磁场中的磁感应强度，e 为电子电量，R 为回旋半径，v 为电子运 动速度。 考虑相对论效应，可以将上式写为： 其中β=v/c ，c 为光速，γ 为相对论因子，γ 与β 满足关系： 电子的动能为： 由上述几个公式可以求得电子能量E 与磁感应强度B 的关系为： 维护管理软件、扫描宽度测试、束斑宽度测试、能量测试、不均匀度测试软件免费下载： 因此，对于已知磁场B ，理论上只需要测出电子的回旋半径R ，即可进一步算出 电子的能量。为提高测试精度，在电子进入磁分析器之前，需要对其进行准直。 通常采用带狭缝的石墨块，其厚度略大于电子在其中的射程；设准直缝距磁极边 缘为L，此即分析器的物点O 由于从加速器引出的电子能量具有一定的能散ΔE ，因此，对于流强较大的 电子束，常用的方法是采用扫描的工作方式，在位置J 处放置一个法拉第筒用于 接收电子，使偏转半径为R 的电子能够被接收，通过改变磁场B 使不同能量的 电子都被法拉第筒接收，得到一条B-I 曲线，由于B 与能量存在公式所示的定量 关系，因此通常直接做出E-I 曲线，即能谱分布曲线，如下图所示的是一条能谱 分布曲线，其中纵坐标表示归一化电流，横坐标为能量。 采用磁分析法得到的能谱分布曲线 其中峰值处的横坐标值即对应电子束的能量E0 1.2 半价层法 加速器加速电子打靶所产生的X 射线本质上是具有相当能量的电磁辐射光子， 光子的能量近似等于入射电子的能量，因此可以通过测量光子能量的方法间接得 到电子能量。辐射光子流在物质中的衰减规律服从简单的指数关系如下： 维护管理软件、扫描宽度测试、束斑宽度测试、能量测试、不均匀度测试软件免费下载： 式中：I0 、I 分别表示穿过物质前、后光子流强度；μ 是X 射线在该物质中 的衰减系数；x 是物质层的厚度。 半价层是指X 射线的剂量减弱到一半时所穿透的物质的厚度。由这个厚度， 可以从表中查到相应的能量。 半价层的值x 可由以下过程确定： 上述方程组作变换可得 两式两边同时取以10 为底的对数，得 两式相除可得： x-x1 即为半价层厚度，由半价层厚度就可判断X 射线的能量。由公式可以 看出，只要测出X 射线经过不同厚度的阻挡物之后的强度，就可以算出相应的 维护管理软件、扫描宽度测试、束斑宽度测试、能量测试、不均匀度测试软件免费下载： 半价层，从而得到X 射线的能量。根据NCRP51 号报告中的曲线可以算出不同 能量的X 射线在几种物质中的半价层列于下图 不同能量的X 射线在几种物质中的半价层 下图所示为半价层法测量能量的装置示意图 半价层法测量束流能量装置示意图 1.3 射程法 绝对地测量电子束