1、ICS 17240A 58 鳕亘中华人民共$-n国国家标准GBT 1 54472008代替GBT 15447 1995X、丫射线和电子束辐照不同材料吸收剂量的换算方法Conversion method of absorbed doses in different materials irradiatedby X，丫rays and election beams2008-0919发布 2009-08-0 1实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局告士中国国家标准化管理委员会及仲目 次前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4意义和用途5吸收剂量的算法6 由材料A中测量的吸收剂量值计算材料B中的吸
2、收剂量7射线质能吸收系数比值法8电子束辐照下材料问的吸收剂量换算9准确度附录A(资料性附录)带电粒子平衡厚度附录B(资料性附录)宽束能谱下吸收剂量的计算示例-附录C(资料性附录)射线减弱附录D(资料性附录)式(3)的实验证明附录E(资料性附录)剂量计算附录F(资料性附录) 接近单能光子能谱下吸收剂量换算示例附录G(资料性附录)01 MeV10 MeV电子束在某些材料中的实际射程R，参考文献11145567890456789刖 吾GRT 154472008本标准主要参考了ASTM E666：2003计算7或x射线吸收剂量标准实践(英文版)。其中第7章和第8章参考了IsoAsTM 51261：20
3、02(食品辐射加工剂量测量系统的选择和应用标准导则(英文版)和ISOASTM 51649：2005(能量为300 keV25 MeV电子束辐射加工装置剂量学标准实践(英文版)。本标准代替GBT 1 5447 l 995(X，7射线和电子束辐照不同材料吸收剂量的换算方法。本标准与GBT 15447 1995相比主要变化如下：按照ASTM标准，增加了“意义和用途”章节(本版的41和42)；按照ASTM标准，将原标准的第5章“X，7射线能注量积分计算法”分解为本版的第5章“吸收剂量的算法”和第6章“由材料A中测量的吸收剂量计算材料B中的吸收剂量”(见1995版的第5章；本版的第5章，第6章)；一按照
4、ASTM标准，在第6章中增加了适宜窄束辐射计算吸收剂量的公式，明确了在汁算吸收剂量所用公式中光子的减弱系数适宜窄束辐射，能量减弱系数适宜宽束辐射(见本版的第6章)；一一增加了资料性附录C“射线减弱”(见本版附录c)；增加r资料性附录D“公式(33的实验证明”(见本版附录13)；增加了资料性附录E“剂量计算”(见本版附录E)；一还有一些编辑性修改。本标准的附录A、附录B、附录c、附录D、附录E、附录F和附录G为资料性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院。本标准主要起草人：张彦立、郭彬、刘智绵、樊城、吕雅竹。本标准所代替标准
5、的历次版本发布情况为：一GBT 1 5447 1995。1范围x、丫射线和电子束辐照不同材料吸收剂量的换算方法GBT 1 5447-200811本标准规定了在X、7辐射和电子束辐照下，根据辐射场的特性、材料的组成和相关的测量，从已知一种材料的吸收剂量计算另外一种材料吸收剂量的方法。12本标准适用范围：a)X，y辐射光子的能量范围为：O01 MeV20 MeV；b)电子束的能量范围为：0，1 MeV20 MeV，13本标准所给出的方法是在同一辐射场，由种材料吸收剂量计算另一种材料的吸收剂量的方法。该方法仅适用于已在参考文献2中列出吸收系数的元素组成的纯净材料之问的吸收剂量换算。使用本方法需要辐射
6、场的能谱参数，并且计算结果的准确度很大程度上取决于辐射场能谱的测量准确度。14本标准所给出方法的计算结果只有在测量深度满足带电粒子平衡条件下才有效，所以，本标准不适用于彳j效原子序数差别较大的两种材料界面附近吸收剂量的换算(详见ASTM E 1249)。15依据辐射传输理论及有关的参数或拟合经验公式，利用程序计算同样可以计算某种材料在一定条件r的吸收剂量。虽然该方法较本标准给出的方法的准确度更高，但通常比较复杂。若条件允许建议使用程序计算，2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然
7、而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 15446辐射加工剂量学术语IsOAsTM 51261食品辐射加工剂量测量系统的选择和应用标准导则ASTM E 668使用热释光(TLD)剂量测量系统确定电子设备辐射损伤试验中吸收剂量的实践ASTM E 1249 在使用50Co放射源进行硅电子器件辐射损伤试验中减小剂量测量误差的标准实践1CRU 1 4号报告辐射剂量学：最大光子能量为06 MeV-25 MeV的x射线和7射线ICRU 18号报告高活度7射线源的规范ICRU 21号报告能量为1 MoVe50 MeV的电子束辐
8、射剂量学ICRU 34号报告脉冲辐射剂量学1CRU 35。V-报告初始能量为1 MeV 50 MeV的电子束辐射剂量学ICRU 37号报告 电子和正电子的阻止本领ICRU 60号报告 电离辐射基本量和单位3术语和定义GBT 1 5446和ICRU第60号报告确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31吸收剂量absorbed doseDdE除以dm面得的商，即DdEdin式中：dE 电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量。单位：Jkg 1，名称为戈瑞，符号为Gy，1 Gy一1 J蝇1。32照射量exposureXdQ除以dm而得的商，即：XdQdrn式中：dQ 光子在质量为dm的空气中释放出来的
9、全部电子(负电子和正电子)完全被空气所阻止时，在空气中产生任一种符号的离子总电荷的绝对值。单位：ckg。33质量减弱系数mass attenuation coefficient2p某物质对不带电电离粒子的质量减弱系数p加是dNN除以pdl而得的商，即21P一(1pN)(dNd1)式中：dNN 粒子在质量密度为P的物质中穿行距离出时经受相互作用的分数。单位：n12kg 1。34质能转移系数mass energy transfer coefficientP：P某物质对不带电电离粒子的质能转移系数。P是dE。EN除以pdl而得的商，即：p。e一(1应)(dE。dZ)式中：E每个粒子的能量(不包括静止
10、能)；N 粒子数；dE。EN 入射粒子在质量密度为P的物质中穿行距离出时，其能量由于相互作用而转变成带电粒子动能的分数。单位：1172kg。35质能吸收系数mass energy absorption coefficientl。p某物质对不带电电离粒子的质能吸收系数P。p是P。，P和(1 g)的乘积，即：p。P一(p。p)(1一g)式中：。nP质能转移系数；g次级带电粒子的能量在该物质中由于韧致辐射而损失的分数。单位：m2kg。36质量阻止本领mass stopping powerS。GBT 15447-2008某物质对带电粒子的质量阻止本领s。是dE除以pdl而得的商，即：S。=(1p)(d
11、E出)式中：dE 一定能量的带电粒子在穿过距离出时所损失的能量，这种能量损失包括碰撞损失和辐射损失；P一该物质的质量密度。单位：J1112kg。37带电粒子平衡charged particle equilibrium受照射介质中某点周围的体积元内，带电粒子的能量、数日和运动方向均保持不变，即带电粒子辐射率的谱分布在该体积元内不变。亦即进入和离开该体积元的带电粒子的能量(不包括静止能量)彼此相等。38连续慢化近似射程 continuous_slowing-downapproximation(CSDA)range7o电子在无限均匀介质中能量从初始能量磊降低到0所穿行的平均路程长度，可表示为：r0：
12、f。dE(Se)。式中：(Sp)。 总质量阻止本领；个理论计算值而不是在介质中沿着入射方向所穿透的深度，单位为千克每平方米(kgm_2)。注：确定r0值的近似方法：假定在轨gE上NA的能量损失率等于总阻止本领，能量损失的影响可以忽略，则可以用阻止本领的倒数对能量积分的方法得到连续慢化近似射程h。在ICRU第37号报告中可得到较宽能量的电子和多数材料的h值。39康普顿效应Compton effectx射线和7射线光子教物质散射的一种效应。散射是由于光子与可被看作是自由电子的电子相互作t1r酊发生的。入射光子的部分能量和动量转移给电子，其余部分被散射光子带走。310能注量energy fluenc
13、e9dEx除以d口而得的商，即：节一dERd口式中：dER一 在空间一给定点处射人以该点为中心的小球体的所有粒子数的能量(不包括静止能量)总和；出一 该球体的点的总面积。单位：Jm。311能注量率(能通量密度)energy fluence rate妒dp除以出而得的商，即：GBT 15447-2008p=ddt式中：却 在出时间内粒子能通量的增量。单位：Wm 2。312电子能谱electron energy spectrum作为能量函数的电子密度分布。313电子射程electron range在均匀材料中沿着电子束轴线所贯穿的距离(等于电子的实际射程R，)。注：可通过实验测量指定材料中的深度剂
14、量分布。在剂量学文献中还有电子射程的其他形式，例如：用深度剂量数据和连续慢化近似射程导出的外推射程。电子射程通常用单位面积的质量(gCIN_2)表示，有时也用厚度(cm)表示某一指定材料中的电子射程。314实际射程practical electron rangeR。电子束深度剂量分布曲线下降最陡(斜率最大处)切线的外推线与该曲线尾部韧致辐射剂量(x射线本底)的外推线相交点处所对应的材料深度。315外推电子射程extrapolated electron rangeR。电子束深度剂量分布曲线下降最陡(斜率最大处)切线的外推线与深度轴(D一0 Oy)相交点处所对应的材料深度。316参考材料refer
15、ence material为了确定电子束辐照过程某些特性，如扫描均匀性、深度剂量分布而采用的已知辐射吸收与散射特性的匀质材料。317最可几能量most probable energyEp电子束能谱中峰值所对应的能量。318积累效应build up effect在射线通过介质的途径中，向前的散射辐射使能量沉积随深度而增加，并达到一极大值的现象。4意义和用途41在研究射线对物质的作用时，吸收剂量比照射量更有意义。吸收剂量表述的是被辐照的物质单位质量所吸收的能量，照射量描述的是单位质量空气内产生的某种电荷的数目。本标准所涉及的吸收剂量测量条件满足带电粒子平衡(参见附录A)，然而，在实际中很难实现这种
16、条件，但在某些情况下会存在近似的带电粒子平衡条件。42在同一辐照条件下，不同材料的吸收剂量不同，为了能把一种材料的吸收剂量与另一种材料的吸收剂量联系起来，应满足带电粒子平衡。如果辐射被较厚的材料减弱，辐射的能谱将会发生变化，计算时应对其进行修正。4GBT 154472008注：ICRU第14号、第21号和第34譬报告给出了不同辐射类型、不同能量和不同吸收剂量率范围条件下，可以应用的剂量测量方法。5吸收剂量的算法51吸收剂量计算公式为：rDJI gz(E)p。(E)pdE (1)J O式中：口(E)一待测点单位能量的能量注量；p。(E)P一质能吸收系数；J一归一化常数。当式(1)中的各参数都采用
17、sI单位制时J一1；D的单位为Gy；p。(E)o的单位为m2kg 1；口(E)的单位为m 2；E的单位为J。I的另一种使用方法参见附录B。使用能量吸收系数计算吸收剂量的详细资料见参考文献1。审(E)是指测量点的能量注量，实际上，积分限为能量注量gt(E)有效的能量限值。如果放射源和待测点之间插入其他介质，则应考虑插入介质所引入的能谱修正。p。(E)p的值见参考文献2。52如果待计算吸收剂量的材料是参考文献2中没有列入的化合物或混合物，则计算方法如下：a) 从参考文献L2中查找每种组分i的p：。(E)p的值；b) 确定每种组分的原子分数；c)计算i1。(E)P：P。(E)p一-厂：P。(E)P
18、(2)d) 应对应节(E)有效的不同光子能量E来确定F。(E)P的值。53式(1)中的积分可以用简单的数值积分估算。参考文献E27中不同的能量对应不同(E)o值。在实际估算式(1)中的积分时，所选的能量间隔经常会和参考文献所列出的能量值不同，此时可选用合适的插值法确定P。(E)p值。总光谱的能量范围被分成若干区问，这些区间的宽度是任意的，但区间宽度应尽可能小，以便不改变能谱的形状。为了选择适宜的(E)p值，在全部能谱范围内，既可以选择能量区间的起始值也可以选择中阅值。54通常可以赋予中(E)任意单位，并归一到某个辐射源参数。如果采用一种标准或校准的剂量计测量，式(1)的积分应针对构成剂量计的材
19、料。J值即为剂量计测定的吸收剂量除以积分值。6 由材料A中测量的吸收剂量值计算材料B中的吸收剂量61 如果已知材料A中的吸收剂量，则可使用本标准给出的方法计算材料B中的吸收剂量。611 在材料A中测量的吸收剂量是指其内部的某一深度处的吸收剂量，同样，所求材料B中的吸收剂量是指其内部同一深度处的吸收剂量。假设已知表面能注量谱g,o(E)(入射材料A和B表面的能注量谱)，则式(1)中的能注量谱皿(E)和已知的表面能注量谱巩(E)存在以。F关系：职(E)一g,o(E)exp一(P。(E)P)fj (3)式中：一材料表面到待测点之问的标准深度，单位为千克每平方厘米(kgurn_2)；E一能谱中的特定能
20、量；识(E)一深度f处单位能量的能量注量。有关式(3)的推导参见附录c，使用条件见613和614。式(3)的实验证明实例参见附录D。612利用式(1)和式(3)可在材料A的吸收剂量和材料B的吸收剂量之间建立关系式(4)：5GBT 15447-2008DADBf。!“(E)e。：c。，_卢兰(E)陬dEJ o”吼(E)e一：(日自ph(E)陆dEJ O(4)式中：砧、陬和t。分别是材料A的能量吸收系数、密度和材料A中测量点的标准深度。下标为B的符号代表类似的含义。有关式(4)的推导参见附录E。除De之外，式(4)中所有的参数都假设已知，式(4)中的积分应使用数值积分估算。613式(3)的使用条件
21、是带电粒子平衡(见14)。当原子序数或者材料密度发生变化的界面与测量区域有足够大距离时，将会满足该条件(参见附录A)。614宽束近似与窄束近似的比较614 1式(3)中能量减弱系数p。的使用条件是假设辐射束是宽束(相对于窄束而言)。宽束和窄束的射线条件都是对真实实验条件的近似描述。尽管在窄束条件下，因散射而离开的光子会造成射束光子数的减少，但其对实验的影响可以忽略不计。但在宽束条件F，在射束的某个区域内因散射而离开的光子会被邻近区域散射进入的光子所代替。对于窄束情况应当使用式(5)：吼(E)=trio(E)exp一(户(E)p) (5)式中：光子能量减弱系数；p(E)P 见参考文献2。实际上，
22、光子注量减弱的结果大多介于式(3)和式(5)计算的结果之问。6142使用式(1)、(5)或式(1)、(3)均可导出式(4)。两种方法导出的式(4)计算DnD。的结果差异与F(E)有关： 眦，一警筹寒(6)如果在整个测量的能量范围内，以百分数形式表示的F(E)与1的差异大于可接受的剂量测量误差，则说明上述方法不合适，建议使用更适合的公式计算。6143根据散射几何条件，实际吸收剂量可能会大于用能量减弱系数p或能量吸收系数p。计算的结果。在较厚材料中的这种剂量积累常常由反散射造成。详见参考文献1。7射线质能吸收系数比值法在射线能谱递降不显著时，材料中的吸收剂量D。与剂量计测得的吸收剂量Da之问或两种
23、材料吸收剂量之间的换算，有下列情况：71剂量计灵敏区的厚度比入射光子产生的最高能量的次级电子的射程小得多，剂量计沉积的能量绝大多数来自周围材料中的次级电子，故材料中的吸收剂量可用式(7)表示：D。一Usp)。(sp)aDa (7)式中：(sp)。与(sP)。分别为周围材料与剂量计的质量碰撞阻止本领。质量碰撞阻止本领值见ICRU第37号报告。72剂量计灵敏体积的厚度远大于最高能量的次级电子的射程时，沉积在剂量计中的能量绝大部分来自剂量计本身的次级电子，材料中的吸收剂量由式(8)给出：D。一(肛。p)。(1。p)aDa (8)式中：(p。p)。与(1。p)a分别为材料与剂量计的质量能量吸收系数。7
24、3剂量计灵敏体积的厚度介于上述71与72两种情况之间，可以用式(7)、式(8)乘以根据相对贡6献大小确定的权重因子，由式(9)得到：D一(d。X USp)d(sP)。+(1 d。)(P。p)d(户p)r 1Da (9)式中：d。周围材料中释放的次级电子在剂量计内沉积能量占总能量中的份额，它可由式(10)得到：d。=(1一e8s)eP, (10)式中：g-一平均路径长度，当剂量计体积为y，表面积为s时，g一4VS；p 有效质量减弱系数，口一46R_1，R，为次级电子的实际射程。74如果在电子平衡条件下材料A中的吸收剂量D。已由上述公式确定，那么在基本相同的条件辎照的另一种材料B中的吸收剂量D。可
25、由式(11)得到：Dz一(P。p)z(雎。P)，D- (11)75对于与水相比光子吸收特性差异较大的材料，如骨骼、硅晶体等要对辐射能量响应进行修正。76如果光子能谱在研究点具有大量低于02 MeV的成分，且能谱已知，可以在整个能谱内对式(7)、式(8)或式(9)进行积分得到更准确的吸收剂量值，附录F给出了接近单能光子能谱下吸收剂量换算示例。8 电子束辐照下材料间的吸收剂量换算81 与入射电子的射程相比厚度足够薄的剂量计测定研究材料中的深度剂量分布曲线。在任何深度处，吸收剂量可用式(7)汁算。然而需要满足下列条件：a) 材料中测量点的深度小于入射电子射程；b) 材料与剂量计的质量碰撞阻止本领的比
26、值基本上为一常数；c) 给定深度处能量降低了的电子仍具有足够的能量穿过剂量计。式(7)对本标准讨论的材料及低至001 McV的电子能量仍是有效的。多数情况下，此吸收剂量转换方法要求束能量不能低于005 MeV。对于入射能量低于005 MeV的电子柬，在测量材料中吸收剂量时，应考虑束窗与空气层的减弱与能谱递降以及衬垫材料反散射的影响。82在能谱递降显著时，进行吸收剂量转换计算应采用递降能谱的平均能量或对整个能谱进行积分得到的阻止本领，估算平均能量的经验公式如F：EE。(1一aR。) -(12)d。009R，1 McVEo10 MeV式中：Eo 入射电子的能量，单位为兆电子伏(MeV)；R。 入射
27、电子的实际射程，单位为克每平方厘米(gcm 2)；0。一材料中的深度，单位为克每平方厘米(gcin_2)；E 该深度处电子递降能谱的平均能量，单位为兆电子伏(MeV)。B3电予束能谱可以用能量分析系统(如磁谱仪)进行测定。不具备谱分析条件时，电子束能谱也可以通过两个参数即平均电子能量E。与最可几能量E。来表征。在水或其他等效材料入射表面处电子束的最可几能量E。(MeV)与实际射程R。的关系如下：E。一022+198R。+0002 5R； (13)此式的适用能量范围为l MeVE，50 MeV，实际射程R，的单位为cm。对于低原子序数(Z)材料，即有效原子序数与原子量和水相近，两者的实际射程R，
28、。与R，之间具有如下关系：R，。一R，P。扎，)(P。70。)J (14)式中P为密度，y0为连续慢化近似射程(CSDA)，脚注W与m分别为表示水与材料中的值。材料7GBT 1 5447-2008牛的实际射程与连续慢化近似射程值可从ICRU第35号和第37号报告中查得，附录G列出了01 MeV10 MeV电子束在某些材料中的实际射程R。84聚苯乙烯入射电子能量Eo与实际射程R，之间关系为：对电子能量范围为03 MeVE。20 MeV的电子：E。一1972R。P+0295 -(1 5)对电予能量范围为20 MeV毛-12 MeV的电子：E。一1876 R。P+0298 (16)式中R。的单位为g
29、cm-，E。的单位为MeV。85在铝中，入射电子能量范围为25 MeVE025 MeV，铝的射程R，以cm为单位时，入射电子能量E。与实际射程R。之间关系用二阶公式表示如下：E一0，423+469R。+0053 2R： (17)E一0394+477R。，+0028 7R20。 (18)由于不同铝合金的密度变化，应对此进行修正，即在式(17)中用测量的R。数值乘以密度比的结果R(单位为cm)代替。RR。dB1l。，27 (19)注：能量小于10 MeV时，由入射电子产生的X射线本底相对较小可被忽略。在实际测量中，外推至32轴(剂量为0)较外推至X射线本底容易，因此建议应优先选用式(18)。9准确
30、度91 本标准第5章给出的能注量谱积分法计算吸收剂量值的准确度主要取决于已知入射能谱的准确度。即使能谱估算不太准确，仍比假设某一平均光子能量估算准确。尽管”Co和”7cs发出的7射线的初始能量是已知的，但是由实际源发出的射线束中通常会包含有大量的康普顿散射成分，如果将其忽略将导致计算结果误差偏大(见ICRU 18号报告)。本标准介绍的方法只有在被测点满足带电粒子平衡条件时才适用。在深度小于带电粒子平衡厚度时，实际的吸收剂量既可能大于也可能小于本法的计算结果。在深度大于带电粒子平衡厚度时，结果的准确度主要取决于式(3)中减弱修正系数的准确度和入射能谱的参数。92第7章介绍的比值法简便实用，对于材
31、料的原子序数差别不大、能谱递降不显著的情况下能得到满意的结果。93第8章推荐的电子束辐照下材料间的吸收剂量换算方法方便且实用，其准确度主要取决于平均电子能量的选择和质量阻止本领(Sp)本身的不确定度。94本标准给出的计算方法忽略了次级电子引起的能量沉积，但是对次级电子的韧致辐射进行了修正。在本标准指定的能量范围内，这种处理对合成标准不确定度的贡献不大于5。8附 录A(资料性附录)带电粒子平衡厚度GBT 15447-2008A1用x或7射线辐照材料时，开始能量吸收随着辐射穿透深度增加而增加。但到某一厚度时，辐射能量吸收达到一最大值，然后下降。达到最大值的厚度通常被称为带电粒子平衡厚度，它是关于辐
32、射能量与被辐照材料的质能吸收系数的函数。A2图A1给出了一个典型的沉积能最与材料厚度的函数关系图。数值085只是一个举例。每个辐射源和吸收材料的组合将有它自己的特定曲线。当样品受到多方面辐照时，为了保证整个样品处于带电粒子平衡，需要用吸收材料包围样品。然而，当样品受到单方向辐照时，把吸收材料放在样品的正面和反面即可达到近似带电粒子平衡。图A1中之所以看不见最初的曲线上升过程，是因为来自环境的电子伴随入射光子打击被照材料造成的。A3在某些实例中，平衡厚度可取最大能量次级电子的实际射程R。对铝材料，以单位克每平方厘米(gcm 2)表示的R。可用式(A1)计算(见ICRU第2l号报告)：R。一053
33、0E。一0106 -(A1)式中：磊 入射光子产生的次级电子的最大能量，单位为兆电子伏(MeV)。使用上式求得的带电粒子平衡厚度大于用A1和A2方法求得的带电粒子平衡厚度(详见ASTM E 668的附录X3)。掣廿艟出V删霰罄督图A1 材料中典型的深度剂量曲线附录B(资料性附录)宽束能谱下吸收剂量的计算示例B1为了说明这种计算方法，这里给出了一个计算示例，本示例基于如下假设：a) 假定硅剂量计测量脉冲x射线机输出的x辐射在某特定位置的剂量为1 5 Gy；b)x射线机输出的x射线能谱变化如图B1所示，以lE表示，这里E为光子的能量，100 keVl MeV。在图B1中x射线机的输出光子注量归一到
34、测量点的光子能量(keY)与光机的输入能量(，)。所以，纵坐标单位：光子数cm 2keV 1J_1。B2由于待求量是吸收剂量，所以需要归一化的输出能注量而不是光子注量。每个能量间隔的归一能注量可以用每能量间隔所对应的光子能量乘以图B1中的归化光子注量。图B2所示的结果表明，在整个测量能量范围内归一能注量为恒定值，等于100 keVCIII 2kev J 1。B3在此测量点，考虑到剂量计是用硅吸收剂量校准的，并放置在材料中深度剂量曲线的峰值处。对所述的深度剂量曲线见图A1。虽然此曲线具有一定的代表性，但对每种辐射源与不同的具体测量情况下的深度剂量曲线应实验测定。B，3，1 如图A1所示硅吸收剂量
35、深度曲线的峰值为图B1中所示的入射能谱对应的外推表面剂量的85，所以此例中外推表面剂量(D)可用已知的吸收剂量(15 Gy)除以085得到，即1 5085一176 Gy。B32 B31中计算的表面剂量和入射能谱同样满足式(1)定义的函数关系。此式中尘(E)为人射能注量谱；1。(E)P是硅的质能吸收系数；J是归一化常数。积分能量限值从100 keV到1 MeV，如图B2所示。质能吸收系数f1。(E)p见表B1。将口(E)归一到X射线机的输入能量，单位：keVcm 2keV 1J。B33式(1)中的归一化常数，可由式(B1)得到，单位：GyJgkeY 1：JDrlm”口(E)卢。(E)pdE一64
36、10-。(GyJgkev) (B1)J 0I MeV式中的表面剂量D已在B31中计算得到，积分结果见表B1。B4计算在铁样品同样深度处的剂量。测量深度为64 mm，即5 gcm。为完成此计算，式(1)中的事(E)要使用铁中深度为5 gcm 2处的能注量谱，而不是表面能注量谱。适用的吸收能谱可以用式(3)计算得到。质能吸收系数P。(E)P的值可从参考文献L2得到。入射能谱见图B1。计算结果见表B2。最终得到的能注量谱见图B3。可见深度5 gcm 2的铁明显的改变了能注量谱的形状。B5式(1)中积分的计算见B33，铁的p。(E)p的值可以查参考文献2得到，吸收谱列于表B2，结果见表B3。B6本例题
37、中铁样品的吸收剂量Dr。(单位为Gy)由表B3得到的积分乘以B33中确定的归一化因子J的乘积，即：10Dh一6410 3 X 2802 X 102 Gy一18 Gy上。巅m采GBT 15447-2008光子能量图B1 脉冲射线机产生的x射线光子能谱光于能量图B2脉冲射线机产生的x射线能注量谱1987654321O0O0O0O00O一t?，n=：孽趟耀GB#r 15447-2008光予能量，-图B3铁中深度为5 gcm_2处的减弱后的能注量谱表B1 为了确定归一化系数J对图B1所示的x射线光子能谱在式(B1)中的积分的算术估算光子能量 能注量乘以能量间隔 (p。p) 乘积MeV (keVcmJ_
38、1) (cm2g 1、 (keVJ 1g l、1 00 50102 0045 9 229102150 50102 O031 2 156102200 100102 0029 3 29310 2300 100102 0 029 4 294X10 2400 】0010 2 0 029 8 2 9810 2500 10010 2 0029 8 298102600 200102 0029 5 5901 0 2800 200102 0 028 5 576X10 2合计 27 34102表B2 图B1所示的x射线光子能谱与图B3所示的减弱能注量谱之间的转换光子能量 入射谱 (p。O) 减弱谱 能注量谱MeV
39、 (cmkeV一J_1) (cm2g l、 rcm 2keV 1J 1、 (keVciil叫keV叫J1)100 l O 0219 0 33 33150 067 0081 4 045 67200 0 50 0049 5 039 78300 033 0033 5 0 28 84400 025 0030 8 021 84500 0 20 0029 5 017 85600 017 0028 6 015 90800 013 0027 3 011 88127乏卜，：毫0唰州龌表B3为了确定铁中质量深度为5 gcm_2处的吸收剂量GBT 154472008对图B3所示的x射线能注量谱在式(B1)中的积分的
40、算术估算光予能量 能注量乘以能量间隔 (F。p) 乘积MeV (keY_1CiilJ叫) (cm2g一) (keYJ 1g l、100 165102 0219 3 61102150 33102 0081 4 26910 2200 78102 0049 5 386102300 84X102 0 033 5 2 8l102d00 8410 2 0030 8 2 5910 2500 8510 2 0029 5 2 5110 2600 18010 2 0 028 6 51510 2800 1 76102 0 027 3 48010 2合计 2802102GBT 154472008附录c(资料性附录)射
41、线减弱C1 式(3)(见第5章)对于计算某一标准深度t能注量谱的减弱是有效的近似关系式。本附录详尽给出式(3)的推导。C2在推导中作了如下假设：c21满足带电粒子平衡(详见613和附录A)；C22存在宽束几何条件(详见614)；C23标准深度t较小(详见c5)；这意味着式(6)也需使用较小的深度；c24平面几何，该假设和宽柬几何条件的假设相一致(详见614)。C3如果能注量谱g,o(E)是照射在厚平板上，则蛾(E)可以被定义为某深度的能注量谱。式(c1)表示某深度的能注量谱：口()=l吼(E)dE在标准深度出为无穷小的平板上每单位面积沉积的能量为：塑堕ddtC4式(1)已经定义吸收剂量为：Dl
42、!巩(E)F。(E)pdZ因为式(c2)是对能量沉积的描述，所以有如下关系：r刚E)(E)p3dE一尘擎(C1)(C2)(C3)(C4)C5下面讨论的是能量为B的单能光子入射的情况。进一步假设在整个感兴趣的能量范围内(E)恒定不变。即假设在整个能量范围内，包括入射光子的能量和入射光子内绝大部分发生散射的散射光子的能量，p。(E)的变化可以忽略不计。如果主束穿过的是一个非常小的深度，则这种假设合理，也就是说如果(E)足够小，那么相对于入射光子能量玩，出射光子能量的变化也将足够小。在这些限定条件下就可以将质能吸收系数从积分号中移出：以。(E。)PffW,(E)dE一坐娶堕 (C5)J u u或使用
43、式(c1)：因而式(3)成立。LP。(晶)胡节()一dafi(厂t) (C6)附录D(资料性附录)式(3)的实验证明GBT 1 54472008D1 Evans给出了”c07射线通过圆柱形铅屏蔽的传输曲线(见图D1)。中间一条曲线是根据实验数据绘制的。该曲线反映了所有光子(包括初始和散射光子)与屏蔽厚度之间的关系。D2图D1中下面的曲线描述的是一次近似的光子传输曲线。这条曲线是根据初始光子(不含散射线)计算得来的，假设在入射束中不考虑康普顿散射。该曲线在半对数图中是一条直线，其斜率为总减弱系数10。D3图D1中上面的曲线描述的是一个二次近似的光子传输曲线。当壁的厚度很小时，这条曲线也近似一条直
44、线，斜率为(胁一。)。然而当壁厚度小于1个平均自由程厚度时(1 mfp)，该直线与实验数据获得的曲线吻合得很好，也就是胁和(胁一一，)相等。使用这条直线意味着假设p。随深度没有明显地变化(详见附录C5)。D4图D1的实验示例是在铅屏蔽的情况下得到的。这是一种散射情况很差的示例，因为铅的康普顿散射截面很大。因此对于足够小的标准深度，式(3)成立。鼎求察啦露圆柱形铅屏蔽厚度Cln图D1 60co Y射线通过圆柱形铅屏蔽的传输曲线(曲线引自于Evans6)GBT 154472008附录E(资料性附录)剂量计算E1 本附录给出了式(4)的推导，该推导将使用附录D的推导(见第6章)。E2将式(c1)代人
45、式(c4)得到下式：r吼(E)舳(E)pdE一未tl0”蛾(E)dE -J 0 fJ将式(1)代入式(3)得到下式：D一。蛾(E)r(E)pdEo 一一未o。吼(E)e_阻一“ndEJ ofJ或16因此式(4)成立。D一。yto(E)e+一目t(E)刃dEJ o(E2)(E3)GBT 154472008附录F(资料性附录)接近单能光子能谱下吸收剂量换算示例F1 Cs与60Co是能够得到的接近单能光子能谱的放射源。本例计算适用于这类放射源。假定这类放射源产生的散射光子对入射光子注量的影响可以忽略。实际情况中如果这种假设是不合理的，但是若已知光子能谱，则可以采用附录B给出方法进行计算。F2假设”Co辐照装置在给定位置的照射量率x为0387 Ckg h 1。又假定人射光子能谱在测量位置的散射成分可予忽略。F21对附录B叙述的同样的铁样品，质量深度为5 gcm。2处的吸收剂量率D(单位为：Gyh“)为： 西一3397琶甓文exp一(雎。(E)P)r。
