一种X射线均整器设计方法技术

本发明专利技术涉及一种X射线均整器设计方法，该方法针对传统的均整器设计方法中存在的耗时长，成本高，且均整效果差的缺点，采用蒙特卡洛方法以及数据拟合等方法实现多级锥形均整器的设计。本设计方法能够达到很好的均整效果，整个过程流程清晰，易于实现；同时，设计成本较低，周期较短。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线均整器设计方法
本专利技术涉及一种X射线均整器设计方法，特别是针对锥束射线，基于蒙特卡洛、数据拟合等方法实现多级锥形均整器的设计方法。
技术介绍
传统的均整器设计方法是依据经验设计一个不超过三级的锥形均整器，通过反复地修改均整器结构、多次试验测量以后达到均整效果。这种方法耗时长，成本高，且均整效果较差。也有人提出了一种均整器设计方法。该方法采用逐级生成的方式设计一个具有多级锥台结构的均整器。每一级锥台都要经过多次调整，耗时较长。另外，由于射线散射的影响，每新增加一级锥台都会对之前的锥台造成影响。因此每新增一级锥台都需要对之前的锥台进行修改，进一步增加了设计的时间，整个设计需要修改的次数约与锥台数量n的平方成正比。随着均整度的要求以及锥台数量的增加，整体设计时间也将大幅度增长。同时这种逐级生成法的设计过程也很复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种X射线均整器设计方法，该方法基于蒙特卡洛方法以及数据拟合等方法实现多级锥形均整器的设计。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种X射线均整器设计方法，包括以下步骤：1)X射线经过前端准直器后形成锥束射线，将均整器底面所在平面按空间角度分为n处，n与均整器锥台数目相对应，记录各相对应的空间角度θ1，θ2，…，θn；2)在均整器底座所在平面设置厚度为m的底座，底座与射线源的距离为L；根据X射线源电子束能量、靶结构等参数，利用蒙特卡洛方法计算出X射线在均整器底座平面上由步骤1)划分的n处位置和均整器中心位置的射线剂量A0，A1，…..，An，A0为正中心处的射线剂量；3)利用蒙特卡洛方法计算出X射线在这n+1处位置上的能谱：4)设计一个一级锥台，厚度为d0，使得正中心射线的剂量经过此锥台衰减后与边缘处的射线剂量An相等，A0'＝An5)计算宽束修正因子B其中，Aj0为中心射线能谱分量；μj为对应的衰减系数；d0为锥台厚度，求解上述方程即可得到宽束修正因子B；6)计算各个锥台的衰减长度didi为式中的唯一未知数，求解上述方程即可得到各级锥台的衰减长度di；7)根据各级锥台的衰减长度di及对应的空间角度θi计算出各级锥台的半径ri和厚度li；8)根据各级锥台的参数ri和li建立均整器模型，利用蒙特卡洛方法计算射线经过均整器后的均匀度；调整各级锥台的衰减长度di，使得模拟计算得到的均整度达到要求；9)根据调整以后的参数加工出均整器，将均整器安装在设定好的位置进行测量；若实际均整度达到要求则不进行修改；若实际均整度未达到要求则在此基础上对均整器稍作修改，使得射线实际均整度达到要求。进一步，均整器所用的材料为金属材料。进一步，均整器所用的材料为铜或不锈钢。进一步，步骤2)中的X射线能量范围从50keV至200MeV。进一步，步骤7)中各级锥台的半径ri和厚度li以及各级锥台的衰减长度di以及对应的空间角θi度存在以下递归关系：θ0＝0li＝di-1cosθi-1-dicosθi,i＝1,2,....,n进一步，步骤1)至8)中射线剂量和能谱以及均整器模型的建立均在Geant4，或者EGS，或者其他基于蒙特卡洛方法的软件中进行。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的X射线均整器设计方法能够达到很好的均整效果，整个过程流程清晰，易于实现；同时，设计成本较低，周期较短。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为均整器示意图；图2为实施例中6MeV医用加速器均整器结构截面图；图3为本专利技术所述方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为均整器示意图，图3为本专利技术所述方法的流程示意图。以6MeV医用电子加速器均整器设计为例对本专利技术所述方法进行具体说明，图2为本实施例中6MeV医用加速器均整器结构截面图，该图的技术要求为：1、锥形凸台部分尺寸公差按IT8级加工，其余尺寸公差按IT10级加工；2、材料为黄铜。具体包括以下步骤：1)均整器底座距离射线源靶点的距离L＝128mm，射线张角为14°。设置一个具有10级锥台结构的均整器，各个锥台对应的空间角度θi分别为1°，2°，3°，4°，5°，6°，8°，10°，12°，14°。均整器材料选择铜。2)利用蒙特卡洛方法计算出6MeV射线在相应位置处的剂量A0,A1,.....,A10，A0为正中心处的射线剂量。同时计算出各自的能谱分布。3)设计一个厚度为d0的一级锥台，使得中心位置的射线的剂量经锥台衰减后与边缘处的射线剂量相等。A′0＝A10d0＝20mm4)计算宽束修正因子B5)计算各级锥台的衰减长度6)根据各级锥台的衰减长度di以及对应的空间角度θi计算出各级锥台的半径ri和厚度li。7)根据各级锥台的参数ri和li建立均整器模型，利用蒙特卡洛方法计算射线经过均整器后的均匀度。调整各级锥台的衰减长度di，使得模拟计算得到的均整度达到要求。8)根据调整以后的参数加工出均整器，将均整器安装在设定好的位置进行测量。在测量结果的基础上对均整器结构进行一次微调，使得实际均整度小于6％，如附图3所示，达到设计要求。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本专利技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本专利技术权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线均整器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)X射线经过前端准直器后形成锥束射线，将均整器底面所在平面按空间角度分为n处，n与均整器锥台数目相对应，记录各相对应的空间角度θ1，θ2，…，θn；2)在均整器底座所在平面设置厚度为m的底座，底座与射线源的距离为L；根据X射线源电子束能量、靶结构等参数，利用蒙特卡洛方法计算出X射线在均整器底座平面上由步骤1)划分的n处位置和均整器中心位置的射线剂量A0，A1，…..，An，A0为正中心处的射线剂量；3)利用蒙特卡洛方法计算出X射线在这n+1处位置上的能谱：Ai=Σj=1kAji,i=0,1,2.....n]]>4)设计一个一级锥台，厚度为d0，使得正中心射线的剂量经过此锥台衰减后与边缘处的射线剂量An相等，A0'＝An5)计算宽束修正因子BA0′=An=BΣj=1kAj0e-μjd0]]>其中，Aj0为中心射线能谱分量；μj为对应的衰减系数；d0为锥台厚度，求解上述方程即可得到宽束修正因子B；6)计算各个锥台的衰减长度diAi′=An=BΣj=1kAjie-μjdi]]>di为式中的唯一未知数，求解上述方程即可得到各级锥台的衰减长度di；7)根据各级锥台的衰减长度di及对应的空间角度θi计算出各级锥台的半径ri和厚度li；8)根据各级锥台的参数ri和li建立均整器模型，利用蒙特卡洛方法计算射线经过均整器后的均匀度；调整各级锥台的衰减长度di，使得模拟计算得到的均整度达到要求；9)根据调整以后的参数加工出均整器，将均整器安装在设定好的位置进行测量；若实际均整度达到要求则不进行修改；若实际均整度未达到要求则在此基础上对均整器稍作修改，使得射线实际均整度达到要求。...

【技术特征摘要】
1.一种X射线均整器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)X射线经过前端准直器后形成锥束射线，将均整器底面所在平面按空间角度分为n处，n与均整器锥台数目相对应，记录各相对应的空间角度θ1，θ2，…，θn；2)在均整器底座所在平面设置厚度为m的底座，底座与射线源的距离为L；根据X射线源电子束能量、靶结构等参数，利用蒙特卡洛方法计算出X射线在均整器底座平面上由步骤1)划分的n处位置和均整器中心位置的射线剂量A0，A1，…..，An，A0为正中心处的射线剂量；3)利用蒙特卡洛方法计算出X射线在这n+1处位置上的能谱：4)设计一个一级锥台，厚度为d0，使得正中心射线的剂量经过此锥台衰减后与边缘处的射线剂量An相等，A0'＝An5)计算宽束修正因子B其中，Aj0为中心射线能谱分量；μj为对应的衰减系数；d0为锥台厚度，求解上述方程即可得到宽束修正因子B；6)计算各个锥台的衰减长度di...

【专利技术属性】
技术研发人员：代志力，申济菘，陈研，
申请(专利权)人：重庆真测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85