研究和评论:医学和健康雷竞技苹果下载科学杂志》上
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ISSN: 2319 - 9865
Radhakrishnan B Nair1*Ramakrishnan G2Chandralingam年代3和Kurup PGG1
2索穆威尔纪念CSI道医学院和医院博士Karakonam,印度特里凡得琅
收到日期:20/03/2017接受日期:05/05/2017发表日期:11/05/2017
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背景:有许多幻影在剂量测定的市场和质量保证的研究放射性诊断和放射治疗设备。这些幻影非常昂贵,很少出现在许多医院。目的:这项研究的目的是探索一些成本效益的适用性材料代替幻影剂量测定的研究目的。材料与方法:卡板和太阳云母床单被用作样品材料。虚拟水或固体水幻影被认为是标准。质量衰减系数(μ/ρ)与诊断x射线实验确定这些样品然后与单色的光子的理论价值估计的有效能量光束进行交互。结果验证SpekCalc项目和发表的数据。结果与讨论:纸板和太阳云母片展出μ/ρ值接近虚拟水。然而,有效的互动和交互能量卡板的横截面比太阳更接近虚拟水云母表。结论:本研究表明,卡板可以作为组织等效幻影诊断x射线剂量测定的研究,因此可以探索低成本制造业的幻影与纸板材料的主要原料。
光子相互作用截面、质量衰减系数、有效能量,多色的梁,幻影
虽然水通常是作为一个完美的组织等效幻影绝对剂量测定的测量,固体幻影相对剂量测定的研究和质量保证测量。品种的幻影所使用的材料是非常昂贵的医院来完成这些测试。出版物在分析和组合各种幽灵材料可用在文献[1- - - - - -8]。本研究试图确定质量衰减系数(μ/ρ)一些材料实验和计算总光子相互作用截面(σ合计)这些样本的多色束诊断x射线光子束和评估其适用性伪材料代替。
100毫安x光机(西门子/ Multimobile 10)被选为研究。x光机最初检测质量保证在使用前进行实际的研究。
卡板和太阳云母为本研究选择的样本材料。这些样本被切成矩形块/表。使用螺纹规测量材料的厚度。
虚拟水,也被称为固体水幻影是由77.5%的碳、10%的氢、5%的氧气,3.5%的氮、2.5%的氟和1.5%钙作为标准。这些街区设计的M / s。美国Med-Tec和可用30厘米的矩形块2面积与厚度从0.5厘米到3.5厘米。
RAD-CHECK +模型:06-526-2200 x射线曝光计,美国由侥幸生物医学的目的是用于测量集成诊断x射线曝光的多色。这个乐器有一个内置的电离室30 cc圆柱体积的5.1厘米直径从而使一个有效的测量面积20.5厘米2圆形区域。这有一个能量响应从15 keV的±5% 65 keV(30千伏峰值150千伏峰值过滤)。仪器能够测量的辐射范围的mGy mGy 0.01到19.99。
实验安排衰减测量的所有样本所示图1。站是捏造的地方这样的样品大约30厘米的距离之间保持专注和吸收器之间保持至少20厘米,吸收器和检测器,避免分散光子和二次电子探测器。
图1所示。实验设置。
x射线束平行的,光场只涵盖了探测器面积RAD-CHECK + x射线曝光计在60厘米专注室距离。这样x射线强度传播虽然样品可以到达探测器没有任何障碍。
在16 mAs管设置,入射强度(钱数)和透射强度(I)测量电压峰值的70千伏峰值和85千伏峰值每组样本材料。每个样品的衰减测量从而衡量将块/表每次测量后一种。
质量衰减系数(μ/ρ)每个样本材料是由以下流行的关系,即,
ρx哪里吸收器的厚度用克/厘米吗2,等半值层(等),这是吸收器的厚度要求减少透射强度入射强度的50% (9]。
能量色散x射线分析,也称为EDS或EDAX,是化学微量分析技术一起使用,用扫描电子显微镜(SEM)。检测x射线发射从样本中,电子束轰击样品的元素成分的特点。所有元素的原子序数4(是)到92 (U)在原则上可以被检测到。为每个元素定量分析需要测量线强度的样本。整体分析精度通常靠近+ 2%。设备视图所示图2。
图2。EDX能谱仪与扫描电镜。
电的样本不导电的涂有导电表面提供一个路径入射电子流向地面。EDX光谱仪采用脉冲幅度分析器使输出脉冲x射线光子的能量比例高。
ED光谱显示在数字化形式与轴代表x射线能量和轴代表的数量计数每通道。样本识别的元素出现在样品线能量的x射线光谱使用表格或波长和定性分析获得完整的频谱。
材料的样品已经准备好了和受EDX分析。元素的成分在每个样本已经决定使用这个分析和列表下从1.1到1.5表1 a和1 b。
| 元素 | 应用程序 | 强度 | 重量% | 重量% | 原子% |
|---|---|---|---|---|---|
| 浓缩的。 | Corrn。 | σ | |||
| C K | 3.92 | 1.891 | 97.13 | 2.18 | 98.13 |
| O K | 0.01 | 0.275 | 1.71 | 2.01 | 1.3 |
| F K | 0 | 0.226 | 0.49 | 0.84 | 0.31 |
| Mg K | 0 | 0.901 | 0.08 | 0.14 | 0.04 |
| 如果K | 0 | 1.002 | 0.13 | 0.13 | 0.06 |
| 年代K | 0 | 0.994 | 0.16 | 0.17 | 0.06 |
| Cl K | 0 | 0.841 | 0.23 | 0.18 | 0.08 |
| K K | 0 | 1.041 | 0.05 | 0.14 | 0.02 |
| 总 | One hundred. |
表1。元素成分的样品材料由EDX分析(纸板)。
| 元素 | 应用程序 | 强度 | 重量% | 重量% | 原子% |
|---|---|---|---|---|---|
| 浓缩的。 | Corrn。 | σ | |||
| C K | 8.64 | 1.06 | 55.43 | 1.25 | 66.05 |
| O K | 1.98 | 0.401 | 33.68 | 1.2 | 30.13 |
| Na K | 0.03 | 0.784 | 0.24 | 0.11 | 0.15 |
| 艾尔K | 0.07 | 0.841 | 0.58 | 0.09 | 0.31 |
| 如果K | 0.16 | 0.911 | 1.22 | 0.11 | 0.62 |
| 年代K | 0.06 | 0.958 | 0.39 | 0.09 | 0.18 |
| K K | 0.01 | 1.071 | 0.04 | 0.07 | 0.01 |
| Ca K | 0.07 | 1.015 | 0.5 | 0.09 | 0.18 |
| Ti K | 0.94 | 0.809 | 7.92 | 0.31 | 2.37 |
| 总 | One hundred. |
表1 b。元素成分的样品材料由EDX分析(太阳云母板)。
质量衰减系数(μ/ρ)的样本材料评估使用方程(1)或(2)从上面的测量。的理论质量衰减系数(μ/ρ)这些样本也估计使用XMuDat([开发的计算机程序10)通过输入元素成分由EDX方法以及基于公布的数据(11,12]。在g / cm密度3测量样品材料。
实验μ/ρ值与这些理论比较值,这些值对应的能量,即,有效使用的能量光束进行评估。结果证实有效互动x射线光子的能量衰减后到达探测器对不同材料不同。
有效能量估计的x射线的衰减测量卡板,云母片和虚拟水在这项研究中被证实的有效能量估计的SpekCalc程序。Poludniowski和同事的出版物13,14),他们提出SpekCalc程序(15)被发现是非常有用的在评价实验结果。SpekCalc基于窗口的电脑程序适用于x射线发生器峰值电压的120千伏峰值选择额外的过滤器的铝、铜、锡、钽、钨和水。这个项目估计的有效能量,平均能量、液力、轫致辐射输出和x射线光谱如果曝光参数和条件提供给程序窗口。实验参数用于示例程序窗口材料在本研究被美联储获得相应的估计理论x射线光谱和其他特征与光谱包括有效的能量有关。mm的厚度了这些样品的厚度在水中SpekCalc程序窗口。
表2 a-2c列出样品的x射线的衰减测量衰减曲线。一个这样的情节峰值衰减曲线获得了卡板的70千伏峰值和85千伏峰值电压和一个获得虚拟水所示图3和图4,分别。质量衰减系数(μ/ρ)从实验测量,确定总光子相互作用截面(σtot)计算基于这些实验μ/ρ值和估计的有效能量光束的两组峰值电压所示表3。
图3。纸板的衰减曲线。
图4。虚拟水的衰减曲线。
| 厚度(cm) | 70千伏峰值,16马斯 | 85千伏峰值,16马斯 |
|---|---|---|
| 0.0 | 1.36 | 2.02 |
| 1.0 | 1.03 | 1.71 |
| 1.9 | 0.80 | 1.44 |
| 2.8 | 0.63 | 1.21 |
| 3.9 | 0.50 | 1.02 |
| 4.8 | 0.40 | 0.86 |
| 5.7 | 0.32 | 0.73 |
| 7.8 | 1.36 | 2.02 |
表2一个。衰减测量(mGy) (x射线管设置:16 mAs)纸板(ρ= 0.7567克/厘米3)。
| 厚度(cm) | 70千伏峰值,16马斯 | 85千伏峰值,16马斯 |
|---|---|---|
| 0.00 | 1.36 | 2.02 |
| 0.55 | 1.11 | 1.69 |
| 1.10 | 0.91 | 1.42 |
| 1.53 | 0.75 | 1.20 |
| 2.27 | 0.62 | 1.01 |
| 2.69 | 0.52 | 0.86 |
| 3.15 | 0.46 | 0.78 |
表2 b。衰减测量(mGy) (x射线管设置:16 mAs)太阳云母片(ρ= 1.121克/厘米3)。
| 厚度(cm) | 70千伏峰值,16马斯 | 85千伏峰值,16马斯 |
|---|---|---|
| 0.0 | 1.210 | 1.860 |
| 0.5 | 0.995 | 1.570 |
| 1.0 | 0.840 | 1.355 |
| 1.5 | 0.705 | 1.160 |
| 2.0 | 0.600 | 0.990 |
| 2.5 | 0.505 | 0.845 |
| 3.0 | 0.430 | 0.730 |
| 3.5 | 0.365 | 0.630 |
表2 c。衰减测量(mGy) (x射线管设置:16 mAs)虚拟水街区(ρ= 1.11克/厘米3)。
| 样本 | 70千伏峰值 | 85千伏峰值 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| µ/ρ | σ合计 | 有效的 | µ/ρ | σ合计 | 有效的 | |
| (cm2/ g) | (谷仓/原子) | 能源 | (cm2/ g) | (谷仓/原子) | 能源 | |
| (凯文) | (凯文) | |||||
| 卡板 | 0.374 | 7.177 | 23.1 | 0.232 | 4.451 | 36.7 |
| 太阳云母片 | 0.326 | 8.449 | 45.3 | 0.272 | 7.071 | 52.2 |
| 虚拟水 | 0.312 | 6.122 | 32.7 | 0.284 | 5.565 | 35.7 |
图3。纸板的衰减曲线。
实验光子质量衰减系数的变化与估计的有效能量绘制所有的样品。一个这样的情节卡板和一个获得虚拟水所示图5和图6。
图5。衰减coefff和eff能量卡板。
图6。衰减多项式系数和虚拟水eff的能量。
诊断x射线校准需要更少的准确性(通常是+ 10%),但必须能够测量低暴露在高强度这意味着一个相对较大的室体积高电场强度,防止离子复合应该选择x射线测量输出。推荐室体积不应超过100厘米3(16]。RAD-CHECK +有一个电离室建造30厘米3。
所涉及的不确定性诊断x射线能量衰减测量范围可能是由于宽梁几何覆盖30 cc探测器室的体积20.5厘米2在60厘米圆形区域重点室距离(FCD),因此检测散射光子。然而,de Sousa拉赛尔达et al。1760)量化不确定性由于室体积cc与纸散射介质到7.8%,导致1.2%,表的x光机在空气中4.1%和2.5%。自从RAD-CHECK室体积只有30 cc和本研究中使用的所有样品的原子序数是在7 - 14日,由于分散在这项研究不确定性应该更少。专注室距离的组合(FCD)和集中吸收器距离(时尚)也影响测量的准确性。实验设置60厘米FCD和30厘米时尚受雇于本研究将导致-1.2%的不确定性据de Sousa拉赛尔达et al。17]。因此有效能量的估计的不准确诊断x射线与样品在空气中由于散射预计将低于3%。
SpekCalc估计的百分比变化实验评估有效的能量得到所有的样品的峰值电压(70千伏峰值和85千伏峰值)用于本研究。理论x射线光谱和其他特征与光谱包括三个样本的有效能量研究在70千伏峰值x射线进行描述图7 a-7c。SpekCalc程序使用。偏差小于5%的虚拟水建立实验方法没有遭受广泛的不确定性。然而,在卡板和sun云母板的情况下,这些变化是宽,最大偏差为41.8%在85千伏峰值太阳云母表。但是这些变化主要是由于样品的厚度是在程序窗口进入水厚度,因此这些变化不能归因于实验错误。这些结果所示表4。
图7。x射线谱和有效能量估计SpekCalc计算机程序对虚拟水在70千伏峰值。
图7 b。x射线谱和有效能量估计SpekCalc计算机程序卡板在70千伏峰值。
图7 c。x射线谱和有效能量估计SpekCalc计算机程序对太阳云母片在70千伏峰值。
| 样本 | 估计有效的能源 | 百分偏差 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 材料 | 本研究 | SpeckCalc | SpeckCalc与实验 | |||
| 70千伏峰值 | 85千伏峰值 | 70千伏峰值 | 85千伏峰值 | 70千伏峰值 | 85千伏峰值 | |
| 虚拟水 | 32.7 | 35.7 | 34.4 | 37.3 | -4.9 | -4.3 |
| 卡板 | 23.1 | 36.7 | 38.9 | 42.7 | -40.6 | -14.1 |
| 太阳云母 | 45.3 | 52.2 | 34 | 36.8 | 33.2 | 41.8 |
表4。实验有效能量和有效能量估计spekcalc计算机程序。”
μ/ρ值确定卡板和太阳云母更接近这些值获得虚拟水。在卡板的情况下,所获得的有效能量和交互横截面也接近这些值的虚拟水相比,这些值获得太阳云母表。研究表明,卡板可以作为组织等效剂量测定的研究幽灵诊断x射线的能量范围,它可以用在这些设施幻影像固体水并不可用。设计的组织等效幻影与卡板作为主要原料还可以探索将成本效益。
多色诊断x射线束宽梁几何研究被认为是由于其广泛应用于医学的分支。梁使用他们固有的异构性问题和复杂性,以找出有效能量相同的方式使用它们的人口。
光电吸收衰减测量建立了优势的诊断x射线。获得的值进行评估与SpekCalc计算机程序和百分比偏差这两个估计显示之间的最大偏差为41.8% 85千伏峰值太阳云母表。
卡板的研究提出适应性函数作为组织等效幻影及其应用在低成本的设计组织等效幻影。研究也可以扩展到与其他材料的屏蔽厚度估算辐射防护活动基础上的有效能量多色的光束,而不是意味着能源这通常被认为是在异构的能谱。