
【医】 air-equivalent material
air; airspace; atmosphere
【化】 air
【医】 aer-; aero-; air; physo-
equivalent
【电】 equivalence
data; datum; ******s; material; stuff
【医】 data; datum; material; stock
【经】 material; materials; spoilage
空气等效材料(Air-equivalent material)是辐射物理学与医学工程领域的关键概念,指在特定能量范围内与空气具有相似辐射相互作用特性的物质。这类材料需满足以下核心条件:
原子组成等效性
其元素成分需接近空气(氮78%、氧21%、氩1%),例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或石墨基复合材料,确保与空气在X射线、γ射线等电离辐射下的质量能量吸收系数($mu/rho$)和质量阻止本领($S/rho$)一致。
电子密度匹配
材料电子密度需满足公式:
$$ rho_e = frac{N_A Z rho}{A}
$$
其中$N_A$为阿伏伽德罗常数,$Z$为原子序数,$A$为原子量,$rho$为材料密度。空气等效材料的$rho_e$值通常控制在$3.01 times 10^{23}$ electrons/cm³量级。
应用场景
广泛应用于电离室探测器校准、放射治疗体模设计(如肺部组织模拟),以及核辐射防护设备测试。美国医学物理师协会(AAPM)TG-51号协议明确指出,空气等效材料在剂量测量中的误差需小于±0.5%。
权威参考文献:
“空气等效材料”是应用于辐射测量(如放射治疗剂量验证)中的一种特殊材料,其核心特性是能够模拟空气对辐射能量的响应,从而替代实际空气进行更精准的测量。以下是详细解释:
空气等效材料通过原子组成与空气相近的特性(如低原子序数元素占比),使得电离辐射(如γ光子)在其中产生的能量沉积与空气环境下的结果高度一致。这种材料常用于电离室的室壁设计,确保辐射剂量测量的准确性。
能量响应一致性:
在放射治疗中,电离室需测量光子能量沉积。空气等效材料的室壁能减少因材料差异导致的测量偏差,使能量响应曲线接近真实空气条件下的结果。
优化测量精度:
实际使用中,空气作为电离室材料存在物理限制(如无法维持稳定结构)。等效材料既能保持固体形态,又能在能量沉积、电子平衡等方面模拟空气,提升剂量验证的可靠性。
空气等效材料需满足辐射场中的电子平衡条件,且其厚度、密度等参数需通过实验或模拟计算优化。例如,研究显示调整室壁厚度可进一步逼近空气的响应特性。
如需了解具体材料种类(如石墨、塑料聚合物等)或技术细节,可进一步补充说明。
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