前言

随着 X 光机在许多领域应用的深入．在许多情况下，要求准确地描述和测量 X 光机辐 射的束质．锚述 X 光机辐射束质量主准确和直观的方法是测量 X 射线的能谱 一一强度随能量 的分布 但由于X 射线能谱测量较为复杂．以往也曾用其宫一些方法测量和描述 X 光机辐 射的束质．本文介绍了X 光机辐射束质的描述及测量方法，并对吸收法和康谱顿谱法在 X 射线 在质测量中的应用遂行了重点研究．

1 ×光机辐射束质 的描述

最早用来描述 X 光机辐射束质的参数是管电压 （KVp） ，它在某种程度上确实反映 了X 射线院质．但同时由于 KVp 测量误差，及对不同X 光机．即使管压相同．所发出的X 射线 的质也有所不同．因此，单用这个参数来描述 X 射线柬质是非 常粗糙的．后来，人们发现 通过 X射线在给定材料 （通常是 Al 或 Cu） 中的衰减 一半值层 （HVL） 可以容易测定和 更好地描述束质 对于单色 X射线，有；

HVL=0.693/µ

μ称为 X射线衰减系数．μ 所对应的单色 X射线的能量就称为 X 射线的平均能量 或有效能 盘．由于 HVL 与 X 射线的平均能量建立了关系，而且 HVL 很容易由吸收曲线进行测量， 因此 HVL 成为描述 X 射线束质的重要参数．但由于 X 射线谱是连续的，HVL 值对 X 射 线的过滤非常敏感，相当不同的谱可以有相同的 HVL值，因此，单给出一个 HVL值还是 不能确 切地表示 X 射线的质．除 HVL 外．般还 应同时 绘 出 KVp 值和第二半 值层 (QVL）值，并定义同质系数 。

2 ×光机辐射束质的测量

X 射线柬质的测量，按所使用探测器种类的不同可分为 2 种类型一一非能量分散探测器测量和能量分散探测器测量．

2.1 非能量分散探测器测量

非能量分散探测器是指探测器的输出信号与人射粒子能量无关．常用于这类测量的是用电离室测吸收曲线（吸收法）吸收法是指在一合理的几何条件下，将给定的吸收材料置于X 光源与探测器之间．并测出在不同厚度滤片下射线的强度，从而得到一条吸收曲线，并根据吸收曲线描述 X 射线束质. 吸收法测量示意图如图1所示．这种方法的特点是所用测试设备简单．常用于X 射线有效能量的测量．

在吸收法测量中，为了减少散射的影响：① FCD必须很大．旦 FFD= FCD/2；＠ 吸收片上光阙的孔径必须很小．③ 测量电离室必须小，使辐射场能覆盖全部测量电离；③ 焦斑、光阑中心和测量电离室要准直．这样．测量条件就要受许多限制，而且电离电流很小．使实际测量很困难．但从减小散射影响．获得单值吸收曲线角度而言，减小滤片被照面积和增大 FCD 是等效的．因此，在实际测量中常用零面积外推法（直径外推法）来求得 唯一半值层。直径外推法是在不同的滤片被照直径 （ D） 下．分别测得吸收曲线，求出相应的 HVL（ 或 QVL） 值，然后作 HVL（或 QVL） 与 D 关系曲线，并外推至直径为零处时的 HVL, 即唯一半值层，如图2 所示．

在吸收法测囊中，除了要考虑几何因素外、还必须考虑：＠ 滤片的纯度和厚度；② 探测器的能量响应．

2.2 能量分散探测器的测量

能量分散探测器是指工作于脉冲计数方式，而且探测器输出的脉冲大小与探测器吸收能量有确定关系．常用于 X 射线能谱测量的这类探测器主要有：NaI （丁1） 闪烁探测器、正比计 数管和半导体（Ge(Li) 、Siι 和 HPGe ） 探测器. 由于半导体探测器具有很高的能量分辨率，目前，它在 X 射线能谱的测量中得到了广泛应用．

在应用脉冲汁数法测量 X 射线谱分布的大多数情况下．遇到的一个主要问题是光子通量很高 ，这就使得在 X 光机正常工作条件下，用常规的测量方法是不可能的．而必须采取措施．减少到达探测器光子的数量或减少单位时间被记录光子的数量．而且这种减弱对整个能量范围的光子应是一致的．

2.2.1 直接测量

在这种测量中．探测器直接放于初始射束中．通过下列方法减少探测器的计数率： 降低管电流i② 减少探测器立体角 （即增大探测器与 X 射线管焦斑的距离或在探测器前加一小的准直孔）； 在探测器与 X 射线管之间加吸收片； 使用效率低的探测器．

在实际应用中，根据具体情况可选挥其中一种或几种方法的组合．

2 2.2 间接测量

间接测量是指探测器被放在初始束之外，并记录来自被照靶的二次光子．当一靶被X射线照射时可以发生3种类型二次电子：K_ / L _ 荧光辐射 ②；相干（瑞利）散射光子；非相干（康普顿）散射光子。从理论上．所有这 3种光子都可以被利用．但目前应用最多的是测量康普顿散射光子．

一个典型的康普顿谱仪是由一个带有散射材料 （圆棒形塑料） 的散射室、准直器和计算机多道分析器 （MCA） 所组成，通过转动散射窒可以测量不同方向的射束．

康普顿谱仪用于测量 X 射线的主要优点是：散射室的直径很小几乎不受空间限制．可用于任何初始束方向和任何安装的射线管；谱仪可以很容易与初始束准直；可以用于相对或绝对能谱测量．相对谱可准确到 1%（ 所有能量间隔），绝对谱准确到6%. 它的主要缺点是：由于几何散射和康普顿坪使高能光子的能量分辨率减弱．限制了使用这种装置测量的能量上限．在实际应用中．能量上限由可接受的能量分辨来确定（近似 200keV） ，适合于谱仪的低能下限．近似为7 keV.

转自/计量与质控

编辑/宋志伟 责编/邢亚飞 审核/邢亚飞

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