[发明专利]一种模拟宽束X射线轫致辐射透射因子的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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NCRP147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。

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。

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 130-2020《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

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

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；