研究目的
开发并验证一种单探针算法方法,通过脉冲X射线束中的时间波形分析来消除闪烁体剂量测定中的切伦科夫光。
研究成果
该算法方法通过拟合时间波形,仅使用单个探测器即可有效去除切伦科夫光,其结果与电离室数据平均匹配度达96%。该方法对高时间变化性的束流(如6 MV)更有效,并支持在线剂量测定,但噪声和波形平滑度仍需进一步优化。
研究不足
该方法对时间波动极小的波形(如10 MV射束)效果较差,且实验波形中的噪声会影响精度。当前数据采集与分析相互分离,导致内存和时间效率低下。由于闪烁体体积小和光产额低造成的信噪比较低,影响了拟合精度。
1:实验设计与方法选择:
该方法包括测量纯切伦科夫波形,通过与闪烁响应函数卷积生成闪烁模板,并利用最小二乘拟合分离净信号中的切伦科夫与闪烁贡献。
2:样本选择与数据来源:
数据通过闪烁体探头和背景扣除探头在Gammex RMI 457固体水模体中采集,使用Varian 21iX直线加速器产生的6 MV和10 MV能量、5×5 cm2与10×10 cm2射野的X射线束。
3:实验设备与材料清单:
配备BC-444塑料闪烁体的闪烁体探头、RCA-4526光电倍增管(PMT)、Picoscope PS-6404数字化仪、Varian 21iX直线加速器、Thorlabs LTS-150平移台、LabView 2015控制软件、Python 3.6分析软件,以及Scanditronix/Wellhofer CC13电离室作为参考标准。
4:6分析软件,以及Scanditronix/Wellhofer CC13电离室作为参考标准。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过平移台扫描探头穿过光束,数据以625 MHz(1.6 ns周期)采样,每个波形平均100个脉冲,切伦科夫模板由45,000个脉冲生成,使用Python的SciPy??榻心夂弦匀范鄢?。
5:6 ns周期)采样,每个波形平均100个脉冲,切伦科夫模板由45,000个脉冲生成,使用Python的SciPy??榻心夂弦匀范鄢?。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用最小二乘拟合分析数据以确定闪烁与切伦科夫幅度,通过从净信号中扣除加权切伦科夫模板计算剂量,并使用平均相对平方差与电离室数据进行对比。
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Thorlabs LTS-150 translation stage
LTS-150
Thorlabs
Used to scan the probe through the X-ray beam for spatial measurements.
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BC-444 plastic scintillator
BC-444
Saint-Gobain Crystals
Used as the scintillating material in the dosimeter probe to generate light proportional to the absorbed dose.
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RCA-4526 photomultiplier tube
RCA-4526
RCA
Used for photodetection to measure light signals from the scintillator and Cherenkov radiation.
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Picoscope PS-6404
PS-6404
Picoscope
Digitizer used to convert the PMT voltage signal into digital data for analysis.
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Varian 21iX CLINAC
21iX
Varian
Linear accelerator used to generate pulsed megavoltage X-ray beams for the experiments.
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Scanditronix/Wellhofer CC13 ionisation chamber
CC13
Scanditronix/Wellhofer
Used as a reference dosimeter to compare against the scintillator measurements.
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Gammex RMI 457 Solid Water phantom
RMI 457
Gammex
Phantom used to simulate water equivalence for dosimetry measurements.
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