電離室的能量響應

2016/12/13 16:11:15

如上所述，電離室的響應(靈敏度)正比于空氣比釋動能率(照射量率)，而不受其他影響，例如不應隨能量的變化而變化，不應隨溫度的變化而變化等。但是由于電離室本身不能完全由空氣制作，不能完全等同于空氣，當輻射的能量改變后，電離室的響應(靈敏度)也隨之改變，這種特性稱之為能量響應。

對于劑量測量的電離室，能量響應是極為重要的性能參數:而對于劑量監測的電離室雖然也關心能量響應，但不是非常重要。

電子平衡

在加速器輻射和空氣的相互作用中，加速器的光子不能直接引起電離，而是通過光電吸收、康普頓散射和電子對生成作用損失能量，產生次級電子。加速器的初級電子雖然引起電離，但是引起空氣電離的主要還是次級電子。加速器光子或初級電子在與物質的作用中首先產生次級電子，而作為電離室，進入電離室空氣空腔的次級電子主要在電離室的壁中產生的。由于壁的材料的密度比空氣大得多，產生的電子也多，因此隨著壁厚的增加，進入電離室空氣靈敏體積的次級電子增加，當電離室壁厚增加到一定程度，電離室壁對次級電子的阻擋作用開始明顯，并最終使得進入靈敏體積的次級電子和逃出靈敏體積的次級電子相等，我們便稱這種狀態為"電子平衡"，或稱"電子建成"。廣義的說，所謂電子平衡，是指進入測量體積元的次級電子能量等于離開該體積元的次級電子能量。當射線的能量高時，次級電子的能量也高，穿透的材料厚度增大，達到電子平衡的厚度也增大。

一般來說，只要包圍收集體積空氣的材料的厚度大于次級電子最大射程，電子平衡條件就可基本滿足。我們稍微詳細點分析。

假設要測量V內一點A的劑量，那么，就要取以點A為中心的質量元P，其質量為Δm。在計算電離輻射授予Δm的能量時，要看到電離輻射產生的次級電子既有離開P的C，也有由P的外部進入P的(例如B)。若假設電離輻射傳遞給Δm的能量為ΔEa，那么

式中(ΔEin)和(ΔEout)分別表示進入Δm和由Δm中帶走的能量，外部的下腳標e和u分別表示帶電和不帶電的電離輻射。(ΔER)u表示由不帶電的電離輻射引起Δm內的核子與電子的靜止質量的變化而損失的能量。顯然，(ΔEin)u - (ΔEout)u - (ΔER)u是不帶電電離輻射在Δm內產生的次級電子的全部動能之和，以ΔEk表示，那么上式又可寫為:

當次級電子進入P內帶的能量(ΔEin)e與P內帶走的能量(ΔEout)e相等時，即(ΔEin)e = (ΔEout)e，稱為帶電粒子平衡。只有在帶電離子平衡條件下，才能測出點A處的劑量，否則難以判斷電離輻射究竟傳遞給Δm多大的能量。即是說，不能達到電子平衡條件時，不能進行以確定量值為目的的測量，因為無法找到修正方法。

對于常用的 或 輻射，要達到帶電粒子平衡，所需的介質厚度為其產生的次級電子射程。表11-1給出某些X射線在水中的減弱系數與次級電子的射程。