一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法技术

本发明专利技术涉及水量热法测量水吸收剂量技术领域，公开了一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法，包括辐射温升量热容器、注水口密封组件和两个热敏探针组件，所述辐射温升量热容器采用高纯石英玻璃制成，所述辐射温升量热容器包括容器主体和设置在容器主体上的注水管、气管管路、气泡室和热敏探针安装口，所述容器主体为容器主体，所述热敏探针安装口有两个且对称设置在容器主体的侧壁上；本发明专利技术提供的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法，解决了如何基于水热量法精确计算出放疗用约2Gy的水吸收剂量的问题。放疗用约2Gy的水吸收剂量的问题。放疗用约2Gy的水吸收剂量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法


[0001]本专利技术涉及水量热法测量水吸收剂量
，具体涉及一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法。

技术介绍

[0002]放射治疗是通过放射线将肿瘤细胞杀死，大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗。而在放射治疗中，90％要采用能产生高能X射线和电子线的医用电子直线加速器。由于人体70％是水，所以放疗的处方剂量是水吸收剂量，即单位质量的水吸收的能量，通俗地说，我们测量的是射线照射水以后传递给水的能量，这等效于放射治疗时射线传递给人体组织的能量。如果给的剂量低了，那么肿瘤细胞杀不死，容易复发；如果给的剂量高了，那么对正常器官的影响就比较大，容易有较多的并发症。因此，在放射治疗中，缺斤短两不行，多斤多两更是不行。
[0003]常规放疗剂量，国际单次标准约2Gy。根据国际原子能机构和世界卫生组织推荐的肿瘤患者在接受放疗治疗中，所受到的放疗剂量累计不确定度应小于5％，目前，推荐临床水吸收剂量测量不确定度应小于2％。
[0004]而目前水吸收剂量的测量方法包括间接测量方法和绝对测量方法，具体的相关测量方法的说明如下：
[0005]其中，水吸收剂量的间接测量方法为电离电荷测量法，具体公式为：电离室测量方法用起来很方便，国内外医用都在用，然而其采用的是间接测量方式，其中需要年度校准，正是需要实现水吸收剂量的测量后，才能获得。其次，不同电离室的k
Q,Q0
有着显著差异，需要完成水吸收剂量绝对测量后方可获得，当然，也可以通过MC模拟计算获得，MC计算值仍需要实验进一步验证其计算可靠性。
[0006]而水吸收剂量的绝对测量方法包括电离法、Fricke剂量法和水量热法，电离法的难点是精确获得空气中产生电子对所需的平均能量和石墨与水阻止本领的比值的乘积；Fricke剂量法的难点是如何将校准射线质中的校准系数1/(εG)
Fe3+
准确转换到其他射线质。在石墨量热法中间隙修正以及石墨吸收剂量向水吸收剂量的转换仍是其研究的难点。
[0007]水量热法则是一种以机电技术为基础的辐射温升测量的技术，其本身的校准可以完全以电学和温度为基础，不需要具有特定的电离辐射相关的核物理背景。实际上正是水吸收剂量的定义，将相对难以测量的辐射剂量转化为技术相对成熟的温升测量。因此，水量热法成为机电背景研究者解决辐射剂量测量的桥梁，是测水吸收剂量最直接的方法，也是目前国际认可的水吸收剂量绝对测量方法中最重要，且测量不确定度最小的方法，包括德国、美国、加拿大等国家采用水量热法建立了相应的水吸收剂量绝对测量基准。
[0008]因此，如何基于水热量法精确计算出放疗用约2Gy的水吸收剂量(对应的温升约0.5mK)，成为目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器及检测方法，用以解决现有技术中存在的至少一个上述问题。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，包括辐射温升量热容器和两个热敏探针组件，所述辐射温升量热容器采用高纯石英玻璃制成，高纯石英玻璃具有化学性质稳定、膨胀系数低、加工性能好、纯度高、透明度好、耐腐蚀、耐辐射等特点，是作为制造测量辐射设备较好的材料，所述辐射温升量热容器包括容器主体和设置在容器主体上的注水管、气管管路、气泡室和热敏探针安装口，所述容器主体为容器主体，所述热敏探针安装口有两个且对称设置在容器主体的侧壁上；
[0012]所述注水管用于向容器主体内注入超纯水，所述注水管连接有注水口密封组件；
[0013]所述气管管路用于向容器主体内充入高纯气体；
[0014]所述气泡室从容器主体的侧壁呈径向延伸，所述气泡室为容器主体内水温变化而引起体积变化留有空间富余，同时，所述气泡室能够储存一定的高纯气体从而保持超纯水中溶解气体达到饱和；
[0015]所述容器主体的侧面的中间位置设有一圈中心面线，所述容器主体的顶部和底部的中心位置设有十字线，所述热敏探针安装口处安装有热敏探针组件，所述热敏探针组件包括热敏探针部件，所述热敏探针部件与热敏探针安装口之间设有探针深度可调结构和探针角度可调结构。
[0016]本技术方案，由于注水管用于向容器主体内注入超纯水，气管管路用于向容器主体内充入高纯气体，比如高纯氢气、氮气或其他惰性气体，采用超纯水并充入高纯氢气、氮气或其他惰性气体，使得辐射剂量在水中的能量沉积全部以热量的形式体现，从而在参考测量点周围形成无热损的环境，可尽可能降低辐射所造成的化学反应，同时，可在测量点附近形成对流屏障，阻止辐射过程中在水中产生的温度梯度形成热对流，从而实现点剂量的测量；热敏探针部件的探针所收集信号传输到信号接收设备上进行数据分析，热敏探针部件的探针可以测量水中参考测量点的温升ΔT，信号接收设备可根据水吸收剂量公式D＝c
w
×
ΔT，可精确计算出放疗用约2Gy的水吸收剂量(对应的温升约0.5mK)。
[0017]由于所述容器主体的侧面的中间位置设有一圈中心面线，容器主体的顶部和底部的中心位置设有十字线，便于探针位置调节校准，热敏探针安装口有两个且对称设置在容器主体的侧壁上，热敏探针安装口处安装有热敏探针组件，热敏探针组件包括热敏探针部件，所述热敏探针部件与热敏探针安装口之间设有探针深度可调结构和探针角度可调结构，可通过操作探针深度可调结构和探针角度可调结构，使热敏探针部件的探针与中心面线、十字线重合，最终使探针与设计目标点相重合，可实现热敏电阻灵敏度的三维位置定位，两个热敏探针组件进行测量，可通过两点测量取均值的方式以提高测量精度，使测量结果更准确。
[0018]由于气泡室一方面为容器主体内水温变化而引起体积变化留有空间富余，另一方面，气泡室能够储存一定的高纯气体(比如高纯氢气、氮气或其他惰性气体)从而最大程度保持超纯水中溶解气体达到饱和，从而易于实现稳定的动态零热损状态，建立了一个动态平衡的零热损环境，从而将水吸收剂量测量转化为辐射温升测量，可通过对温升测量修正
和辐射场扰动的修正，实现水量热法直接测量水吸收剂量。本专利技术可直接用于水吸收剂量基准的测量，其测量不确定度可以达到约0.5％，实现对临床水吸收剂量测量设备的直接校准，满足国家计量准确安全的需求。
[0019]需要说明的是，注水管可以相对于容器主体向外侧弯曲一定角度，使安装与装夹更加方便，避免对实验的干扰。气管管路管口处逐渐收缩且外壁磨砂处理，便于套橡胶软管对其进行密封。
[0020]进一步的，为了达到较好的密封效果，所述注水口密封组件包括玻璃塞，所述玻璃塞采用高纯石英玻璃制成，高纯石英玻璃具有化学性质稳定、膨胀系数低、加工性能好、纯度高、透明度好、耐腐蚀、耐辐射等特点，是作为制造测量辐射设备较好的材料，所述玻璃塞位于注水管内用于对注水管进行密封。
[0021]进一步的，为了更好的实现注水管与玻璃塞之间的密封安装，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：包括辐射温升量热容器和两个热敏探针组件，所述辐射温升量热容器采用高纯石英玻璃制成，所述辐射温升量热容器包括容器主体和设置在容器主体上的注水管、气管管路、气泡室和热敏探针安装口，所述热敏探针安装口有两个且对称设置在容器主体的侧壁上；所述注水管用于向容器主体内注入超纯水，所述注水管连接有注水口密封组件；所述气管管路用于向容器主体内充入高纯气体；所述气泡室为容器主体内水温变化而引起体积变化留有空间富余，同时，所述气泡室能够储存一定的高纯气体；所述容器主体的侧面的中间位置设有一圈中心面线，所述容器主体的顶部和底部的中心位置设有十字线，所述热敏探针安装口处安装有热敏探针组件，所述热敏探针组件包括热敏探针部件，所述热敏探针部件与热敏探针安装口之间设有探针深度可调结构和探针角度可调结构。2.根据权利要求1所述的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：所述注水口密封组件包括玻璃塞与第一密封圈，所述玻璃塞采用高纯石英玻璃制成，所述玻璃塞与第一密封圈位于注水管内用于对注水管进行密封。3.根据权利要求2所述的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：所述注水管内部包括直径渐小的阶梯结构，所述玻璃塞的外形与注水管内部的阶梯结构相匹配。4.根据权利要求3所述的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：所述气管管路一体成型在注水管上，所述气管管路与注水管连通的一端与注水管的阶梯结构处连通。5.根据权利要求2所述的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：所述注水口密封组件还包括注水口帽和玻璃塞防退帽，所述注水口帽与注水管的端部螺纹连接，所述第一密封圈设置在玻璃塞与注水管之间，所述玻璃塞伸出注水管的一端与玻璃塞防退帽螺纹连接，所述玻璃塞防退帽与注水口帽抵接，防止玻璃塞退入容器主体内。6.根据权利要求5所述的一种水吸收剂量测量用辐射温升传感器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志鹏，王坤，金孙均，姚金涛，刘福斌，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：