用于放射外科加速器剂量测量的液体电离室中复合效应的表征

以下实验的总体目标是表征离子复合效应对用于立体定向放射治疗系统剂量学测量的液体电离室探测器的影响。该目标通过双剂量率法实现，即在水箱中进行一系列测量，逐步增加源-皮肤距离，以逐渐降低每次脉冲的剂量，从而提高探测器灵敏体积内的电荷收集效率作为第二步。通过比较不同每脉冲剂量下的测量结果，获得电荷收集效率随每脉冲剂量变化的函数关系值。

接下来根据这些收集效率计算出校正因子，并将其应用于液体电离室的测量，以校正复合效应的影响。结果表明，当每脉冲剂量跨越较大范围时，离子复合效应对剂量对称性测量具有不可忽略的影响。在测量小野时，探测器灵敏体积的尺寸和组织等效性是两个重要的因素，这使得该探测器具有研究价值，因其具有非常小的灵敏体积，且内部填充了液体介质。

该技术的一个优势在于治疗头沿垂直轴移动时能够精确定位，这使得我们能够在不改变整个装置的情况下研究重组现象，而传统直线加速器（LINAC）则需要重新调整装置。首先，将水箱尽可能低位地放置在治疗头下方，并向水箱中注满水。接着，将水箱与直线加速器（LINAC）对齐，使其垂直侧面与治疗头的垂直侧面平行，并利用激光确保其处于正确的方位。

然后通过在两个不同深度进行X和Y方向的射线束剖面测量，验证直线加速器的垂直取向。计算射线束的倾斜角，并利用机头的旋转轴进行校正。接下来，将准直器更换为TER附件，并将机头精确地置于78.5厘米的源-表面距离（SSD），使附件的尖端刚好接触水面。

然后移除射野扩展器（TER），并将60毫米限光筒安装到治疗头上。接下来，将液体电离室（LIC）垂直放置，使其圆柱形空腔的轴线与射线方向平行。使用激光将LIC在横向方向上对准射野中心。

然后将一个体积为 0.125 立方厘米、充满空气的电离室（IC）放置在 LIC 旁边，以校正衰减距离和散射效应的影响。将电离室置于水面以下 1.5 厘米处。将 LIC 和高压电源连接到静电计，并将电压设为 800 伏特。

将A IC连接到另一台静电计，并将电压设置为400伏。然后等待一小时，使系统稳定。在两个横向方向上进行剖面测量，并校正LIC的零点，以确保探测器横向定位的准确性。

首先，给予3000监测单位（MU）的预照射剂量，以稳定LIC的响应。然后将TERs归零。接下来，在射束关闭的情况下进行一系列电荷采集，以评估漏电流和稳定性。

然后将遥控器设置为笛卡尔模式，并在 Z 方向上移动 20 厘米，使治疗头位于 58.5 厘米 SSD 处。接下来离开治疗室，关闭门，并在操作台控制界面上设定并执行 100 MU 的辐射照射。启动两台 TER，递送剂量，同时记录 LIC 和 A IC 测得的电荷值。重复该过程 10 次，以评估统计不确定性。

完成10次测量后，将照射头移至68.5厘米SSD处，然后在照射头进一步远离水箱时重复照射。随着电荷量随距离的平方反比定律变化，测量点之间的距离可相应增加。

D，将每个测得的LIC值与其在相同距离下获得的相应a IC值的比值计算出来。接着，将这些比值对每脉冲剂量作图，并通过线性拟合得到每脉冲剂量为零时的外推比值。假设在每脉冲零毫焦时收集效率为1，将所有计算得到的比值归一化至该外推值，从而获得F值。然后，将F值对每脉冲剂量作图，以表示收集效率随每脉冲剂量的变化情况。

可以通过传播在每个距离处重复测量所得到的 LIC 和 A IC 电荷的不确定性来计算误差棒。效率也可以通过方法 B 获得，该方法基于以下关系式计算，其中参数由不同 SSD 下的电荷比计算得出。采用方法 A 得到的收集效率 F 随每脉冲剂量作图，其中可观察到信号损失 2%。

误差棒显示了方法 A 固有的重要不确定性，而使用方法 B 可显著降低该不确定性。将基于方法 B 计算得到的每脉冲剂量绘制的一般收集效率曲线进行对比，结果表明其精度更高，并提供了相较于方法 A 计算结果更为精确的 F 绝对值。偏差较小，且信号损失低于方法 A。该图显示了复合校正前后获得的相对深度剂量曲线。当曲线在 240 毫米深度处归一化时，复合效应消失，此时各曲线重合；校正补偿了建成区的复合效应，而该区域的校正因子最大，这表明所计算校正因子具有准确性，也验证了双剂量率方法的可靠性。按照此流程进行操作。

其他方法（如蒙特卡罗模拟）可用于完成液体电离室的表征，并研究其他因素，例如探测器材料或灵敏体积效应。