国产平板电离室剂量学参数测定与评价

李毅华; 陆刚; 王坤; 王志鹏; 金孙均; 刘一静

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0052

国产平板电离室剂量学参数测定与评价

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0052

李毅华^1,,
陆刚^{1, 2},
王坤²,
王志鹏^2, ,,
金孙均²,
刘一静³

1.
安徽理工大学，淮南 232001
2.
中国计量科学研究院，北京 100029
3.
北京普林康科技有限公司，北京 102206

基金项目: 国家重点研发计划（2023YFF0613503）。

详细信息

作者简介:
李毅华（1965-），安徽理工大学副教授，研究方向：先进制造技术、自动化控制，邮箱：1482792900@qq.com

通讯作者:
王志鹏（1991-），中国计量科学研究院助理研究员，研究方向：水吸收剂量基标准，邮箱：wangzp@nim.ac.cn

中图分类号: TB98
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2024-02-26
- 录用日期: 2024-04-01
- 修回日期: 2024-04-11
- 网络出版日期: 2024-05-17

Determination and Evaluation of Dosimetric Parameters of Domestic Parallel Plate Ionization Chamber

LI Yihua^1
,,
LU Gang^{1, 2},
WANG Kun²,
WANG Zhipeng^{2
, ,},
JIN Sunjun²,
LIU Yijing³

1.
Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China
2.
National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
3.
Beijing Pulinkang Technology Co., Ltd, Beijing 102206, China

摘要

摘要: 电离室作为一种高灵敏度的辐射探测器，在放疗剂量校准和辐射环境监测方面发挥重要作用。然而在放疗剂量测量领域高度依赖进口设备，国产探测器的剂量稳定性和可靠性尚无系统的实验数据支持。以国产QPPC40平板电离室为研究对象，通过定量测定其在医用加速器射线束的能量响应、离子复合、极化效应、重复性、漏电流和剂量线性等关键剂量学参数，以促进国产探测器剂量学性能的完善，并为临床应用提供实用性建议。测量结果表明：在6～25 MV光子束相对Co-60 γ 射线的能量响应修正因子k_Q为0.991～0.961，重复性为0.02%，4～22 MeV电子束的k_Q为0.953～0.887，工作电压为−400 V时，剂量率为0.04～5.13 Gy/min对应的离子复合修正值为1.002～1.008，极化修正因子为1.001，漏电流在±0.05%以内。所测试指标基本满足JJG912-2010治疗水平电离室检定规程技术要求，然而同一批次电离室校准系数和能响一致性略差，建议使用中进行期间核查并注意探测器水吸收剂量校准系数和能量响应的长期稳定性。
- 计量学 /
- 放疗剂量 /
- 平板电离室 /
- 能量响应 /
- 水吸收剂量 /
- 测量
Abstract: As a high-sensitivity radiation detector, ionization chambers play an important role in radiotherapy dose calibration and radiation environment monitoring. However, the field of radiotherapy dose measurement is highly dependent on imported equipment, and there is a lack of systematic experimental data supporting the dose stability and reliability of domestic detectors. This study focuses on the domestic QPPC40 parallel plate ionization chamber, quantitatively measuring its key dosimetric parameters in medical accelerator beams. These parameters include energy response, ion recombination, polarity effect, repeatability, leakage current, and dose linearity. The goal is to enhance the dosimetric performance of domestic detectors and provide practical recommendations for clinical applications. The measurement results indicate that the energy response correction factor k_Q for 6 ～ 25 MV photon beam relative to Co-60 γ ray ranges from 0.991 to 0.961, with a repeatability of 0.02%. For 4 ～ 22 MeV electron beams, the k_Q factor ranges from 0.953 to 0.887. At an operating voltage of -400 V, the ion recombination correction values for dose rates of 0.04-5.13 Gy/min range from 1.002 to 1.008. The polarization correction factor is 1.001, and the leakage current is within ±0.05%. The tested indicators generally meet the technical requirements of the JJG 912-2010 verification regulation for therapeutic level ionization chambers. However, the calibration coefficients and energy response consistency of ionization chambers from the same batch show some variability. It is recommended to conduct interim inspections during use and to monitor the long-term stability of the water-absorbed dose calibration coefficient and energy response of the detector.
- metrology /
- radiation dose /
- parallel plate ionization chamber /
- energy response /
- absorbed dose to water /
- measurement

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图 1 平板电离室和静电计组成的一套剂量计

Figure 1. A set of dosimeter composed of parallel plate ionization chamber and electrometer

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图 2 电离室结构示意图

Figure 2. Schematic diagram of ionization chamber structure

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图 3 饱和曲线

Figure 3. Saturation curve

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图 4 能量响应曲线

Figure 4. Energy response curve

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图 5 剂量线性示意图

Figure 5. Dose linearity diagram

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图 6 重复性测试图

Figure 6. Repeatability test diagram

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表 1 高能光子的射线质修正因子k_Q

Table 1. Radiation quality correction factor k_Q of high-energy photons

电离室序列号及测量次数		射线质TPR_20,10
电离室序列号及测量次数		0.684	0.733	0.802
QPPC40-SN0009	1	0.9915	0.9850	0.9609
	2	0.9915	0.9855	0.9610
	3	0.9903	0.9824	0.9607
QPPC40-SN0010	1	0.9965	0.9897	0.9637
	2	0.9963	0.9901	0.9638
	3	0.9968	0.9887	0.9640

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表 2 高能电子的射线质修正因子k_Q

Table 2. Radiation quality correction factor k_Q of high-energy electrons

电离室类型	射线质R₅₀（g·cm⁻²）
电离室类型	1.6	2.4	3.2	4.2	4.75	6.01	7.21	8.14	8.97
PLK QPPC40	0.9525	0.9352	0.9277	0.9174	0.9113	0.9026	0.8944	0.8886	0.8873

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表 3 不同剂量率和脉冲强度下的k_s

Table 3. k_s at different dose rates and pulse intensities

脉冲强度/(pC/pulse)	对应的剂量率/(Gy/min)	离子复合修正因子k_s
1.05	0.042	1.0020
1.50	0.134	1.0033
2.05	0.330	1.0039
2.73	0.877	1.0037
3.21	2.053	1.0058
4.04	5.133	1.0084

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