一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，包括：步骤1)建立一个包括光源、能量沉积探测器和铅屏蔽层的模型；步骤2)从所述锥形束源光源发出X射线，其管电压为120kV，模拟粒子数为107个；步骤3)将单色宽束X射线谱写入MCNP程序中，批量模拟计算不同厚度时的辐射透射因子；步骤4)将不同铅厚度的单色X射线的辐射透射因子模拟值与NCRP147号报告的拟合值对比验证，通过修改模型形状、锥形束圆锥角、光源距铅屏蔽层的距离以及能量沉积探测器距铅屏蔽墙的距离，以修正优化辐射透射模型。本发明专利技术最终能够在达到相同屏蔽效果下减少屏蔽材料的厚度，实现辐射防护最优化。实现辐射防护最优化。实现辐射防护最优化。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法


[0001]本专利技术涉及电离辐射防护优化技术，尤其涉及一种蒙特卡洛方法模拟宽束X射线轫致辐射初级辐射的透射因子的方法。

技术介绍

[0002]辐射透射因子是计算医用诊断X射线防护中不同屏蔽物质的铅当量的基础，表示不同铅当量厚度对X射线辐射的衰减能力。目前现行计算方法是BIR/IPEM联合报告和NCRP 147号给出的拟合公式。然而实际情况下，X光机发出的是连续谱的轫致辐射，即将X射线屏蔽到相同水平下，拟合公式计算出的铅屏蔽层高于实际情况，因此有必要在有效降低剂量的同时节省屏蔽材料的厚度，以达到辐射防护最优化。
[0003]MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)是一种常用的利用蒙特卡洛(Monte Carlo，MC)方法解决粒子输运的问题的程序，能解决任意三位空间构成的材料中的中子、光子、电子的输运。跟踪由源发出的每一个粒子自始至终的全过程，在粒子输运过程的每一步中，其概率分布由对输运数据的随机抽样决定。
[0004]具体来说，辐射透射因子是计算医用诊断X射线防护中不同屏蔽物质的铅当量的基础，表示不同铅当量厚度对X射线辐射的衰减能力。在目前已有的计算方法中，GBZ 130
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2020《放射诊断放射防护要求》推荐使用BIR/IPEM联合报告和NCRP 147号报告中对单色X射线衰减的拟合公式进行辐射透射因子计算。拟合公式如下
[0005][0006]其中，B为给定铅厚度的屏蔽透射因子；X为铅厚度；α、β、γ为铅对不同管电压X射线辐射衰减的有关的拟合参数。
[0007]然而X光机的工作原理是阴极灯丝发出电子，在高压下形成高速电子流，轰击阳极靶产生的X射线是连续谱的轫致辐射，光子能量范围不高于最高管电压。X射线能量越高，所需屏蔽的铅当量越大，即达到相同透射比的情况下，现有的经验公式比实际轫致辐射防护需要更厚的铅屏蔽。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法。
[0009]本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
[0010]一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，包括：
[0011]步骤1)建立一个包括光源、能量沉积探测器和铅屏蔽层的模型；
[0012]其中，光源设置为锥形束光源，在距光源100cm处设置铅屏蔽层，在铅屏蔽层两侧各30cm处设置2个能量沉积探测器；
[0013]其中，锥形束光源发出X射线，X射线与铅屏蔽层碰撞、散射作用将能量沉积在能量沉积探测器中，屏蔽后能量沉积探测器与屏蔽前能量沉积探测器的沉积能量之比即为辐射透射因子的辐射透射因子；
[0014]步骤2)从所述锥形束源光源发出X射线，其管电压为120kV，模拟粒子数为107个；
[0015]步骤3)将单色宽束X射线谱写入MCNP程序中，批量模拟计算不同厚度时的辐射透射因子，包括：
[0016]模拟计算光子、电子输运过程在探测器中的沉积能量，进行平均能量沉积模拟计算，并据此计算辐射透射因子的模拟值；
[0017]步骤4)将不同铅厚度的单色X射线的辐射透射因子模拟值与NCRP147号报告的拟合值对比验证，通过修改模型形状、锥形束圆锥角、光源距铅屏蔽层的距离以及能量沉积探测器距铅屏蔽墙的距离，以修正优化辐射透射模型，使单色X射线的模拟值与拟合值辐射场条件一致。
[0018]本专利技术采取了上述方案以后，主要基于蒙特卡洛模拟实际情况下医用X射线轫致辐射谱的辐射透射因子，在实现相同有效降低剂量的目的下，即等效屏蔽效果下，减少屏蔽材料的厚度，实现辐射防护最优化。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术进行详细的描述，以使得本专利技术的上述优点更加明确。其中，
[0021]图1为本专利技术的模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的模拟模型示意图；
[0023]图3为本专利技术模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的MCNP程序模拟图；
[0024]图4为本专利技术模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的实施例120kV宽束X射线辐射透射因子验证优化对比图；
[0025]其中，1
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锥形束光源，2
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能量沉积探测器(干燥空气)，3
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能量沉积探测器，4
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铅屏蔽层，5
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真空，6
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光子、电子0权重边界。
具体实施方式
[0026]以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。
[0027]另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0028]具体来说，本专利技术公开了一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，包括以下
步骤：
[0029]步骤1)建立一个包括光源、能量沉积探测器和铅屏蔽层的模型；
[0030]其中，光源设置为锥形束光源，在距光源100cm处设置铅屏蔽层，在铅屏蔽层两侧各30cm处设置2个能量沉积探测器；
[0031]其中，锥形束光源发出X射线，X射线与铅屏蔽层碰撞、散射作用将能量沉积在能量沉积探测器中，屏蔽后能量沉积探测器与屏蔽前能量沉积探测器的沉积能量之比即为辐射透射因子的辐射透射因子；
[0032]步骤2)从所述锥形束源光源发出X射线，其管电压为120kV，模拟粒子数为107个；
[0033]步骤3)将单色宽束X射线谱写入MCNP程序中，批量模拟计算不同厚度时的辐射透射因子，包括：
[0034]模拟计算光子、电子输运过程在探测器中的沉积能量，进行平均能量沉积模拟计算，并据此计算辐射透射因子的模拟值；
[0035]步骤4)将不同铅厚度的单色X射线的辐射透射因子模拟值与NCRP147号报告的拟合值对比验证，通过修改模型形状、锥形束圆锥角、光源距铅屏蔽层的距离以及能量沉积探测器距铅屏蔽墙的距离，以修正优化辐射透射模型，使单色X射线的模拟值与拟合值辐射场条件一致。
[0036]具体来说，该方法具体包括：
[0037]步骤1：建立一个宽束X射线轫致辐射初级辐射透射模型，该模型：包括光源、能量沉积探测器和铅屏蔽层；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，包括：步骤1)建立一个包括光源、能量沉积探测器和铅屏蔽层的模型；其中，光源设置为锥形束光源，在距光源100cm处设置铅屏蔽层，在铅屏蔽层两侧各30cm处设置2个能量沉积探测器；其中，锥形束光源发出X射线，X射线与铅屏蔽层碰撞、散射作用将能量沉积在能量沉积探测器中，屏蔽后能量沉积探测器与屏蔽前能量沉积探测器的沉积能量之比即为辐射透射因子的辐射透射因子；步骤2)从所述锥形束源光源发出X射线，其管电压为120kV，模拟粒子数为107个；步骤3)将单色宽束X射线谱写入MCNP程序中，批量模拟计算不同厚度时的辐射透射因子，包括：模拟计算光子、电子输运过程在探测器中的沉积能量，进行平均能量沉积模拟计算，并据此计算辐射透射因子的模拟值；步骤4)将不同铅厚度的单色X射线的辐射透射因子模拟值与NCRP147号报告的拟合值对比验证，通过修改模型形状、锥形束圆锥角、光源距铅屏蔽层的距离以及能量沉积探测器距铅屏蔽墙的距离，以修正优化辐射透射模型，使单色X射线的模拟值与拟合值辐射条件一致。2.根据权利要求1所述的模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，其特征在于，还包括：将宽束X射线轫致辐射谱写入MCNP程序，进行不同铅厚度的辐射透射因子模拟计算，模拟粒子数为107个；模拟计算不同铅屏蔽厚度对宽束X射线轫致辐射的透射因子，通过与NCRP 147号报告的拟合值对比，对优化后的辐射透射因子进行评价。3.根据权利要求1所述的模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法，其特征在于，步骤1)中，所述锥形束光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍彬彬，陈晓敏，杨春勇，何冬冬，徐志勇，姜泽润，
申请(专利权)人：淮安市疾病预防控制中心，
类型：发明
国别省市：