診斷X射線能譜影響因素的模擬與分析

呂雅竹， 郭 彬， 李德紅， 沙比哈·吐爾遜， 張 璇

(1. 中國計量科學(xué)研究院，北京100029; 2.新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院，新疆 烏魯木齊830011)

1 引 言

X光機產(chǎn)生X射線的過程實際上是陰極燈絲發(fā)射的電子束被高壓電場加速后到達陽極靶的過程中由于靶原子核周圍的電場的巨大減速而發(fā)出的軔致輻射。表征X射線輻射質(zhì)最為直接的方法是能譜，而X射線能譜受X射線光機的管電壓、靶材料、過濾等因素的影響，因此不同的X射線光機產(chǎn)生的能譜并不完全一樣[1～5]。尤其是對于醫(yī)用診斷X射線，為了保證診斷結(jié)果準(zhǔn)確、診斷過程合理，有必要對X射線能譜的影響因素進行系統(tǒng)分析[6～9]。

2 材料和方法

2.1 模擬軟件

使用加拿大國家研究院(National Research Council of Canada, NRC)開發(fā)的EGSnrc模擬軟件[10]，該蒙特卡洛模擬軟件可以模擬能量范圍在1 keV～10 GeV的電子和光子在物質(zhì)中的輸運情況，尤其適用于低能電子和光子輸運模擬。其子程序BEAMnrc可用于建立X射線光管模型模擬粒子輸運過程，模擬得到的相空間數(shù)據(jù)文件(phase-space data file)包含有粒子能量、注量、角分布等信息[11]；BEAMDP子程序用于對相空間數(shù)據(jù)文件進行分析，可得到粒子能注量分布、能譜和平均能量(每道的計數(shù)乘以道數(shù)的數(shù)據(jù)之和，再除以總道數(shù)得到)等參數(shù)[12]。

不同紋波條件下的能譜是根據(jù)IPEM 78號報告得到[13]，該報告由北愛爾蘭醫(yī)學(xué)物理和工程研究所發(fā)布，給出了不同條件下常用診斷X射線光機的能譜分布。

2.2 建立模型

在建立計算模型的過程中，需要構(gòu)建X光管模型，根據(jù)計算模塊的要求設(shè)置幾何參數(shù)(geometric parameters)和主要輸入?yún)?shù) (main input parameters)。……