
【醫】 air-equivalent material
air; airspace; atmosphere
【化】 air
【醫】 aer-; aero-; air; physo-
equivalent
【電】 equivalence
data; datum; ******s; material; stuff
【醫】 data; datum; material; stock
【經】 material; materials; spoilage
空氣等效材料(Air-equivalent material)是輻射物理學與醫學工程領域的關鍵概念,指在特定能量範圍内與空氣具有相似輻射相互作用特性的物質。這類材料需滿足以下核心條件:
原子組成等效性
其元素成分需接近空氣(氮78%、氧21%、氩1%),例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或石墨基複合材料,确保與空氣在X射線、γ射線等電離輻射下的質量能量吸收系數($mu/rho$)和質量阻止本領($S/rho$)一緻。
電子密度匹配
材料電子密度需滿足公式:
$$ rho_e = frac{N_A Z rho}{A}
$$
其中$N_A$為阿伏伽德羅常數,$Z$為原子序數,$A$為原子量,$rho$為材料密度。空氣等效材料的$rho_e$值通常控制在$3.01 times 10^{23}$ electrons/cm³量級。
應用場景
廣泛應用于電離室探測器校準、放射治療體模設計(如肺部組織模拟),以及核輻射防護設備測試。美國醫學物理師協會(AAPM)TG-51號協議明确指出,空氣等效材料在劑量測量中的誤差需小于±0.5%。
權威參考文獻:
“空氣等效材料”是應用于輻射測量(如放射治療劑量驗證)中的一種特殊材料,其核心特性是能夠模拟空氣對輻射能量的響應,從而替代實際空氣進行更精準的測量。以下是詳細解釋:
空氣等效材料通過原子組成與空氣相近的特性(如低原子序數元素占比),使得電離輻射(如γ光子)在其中産生的能量沉積與空氣環境下的結果高度一緻。這種材料常用于電離室的室壁設計,确保輻射劑量測量的準确性。
能量響應一緻性:
在放射治療中,電離室需測量光子能量沉積。空氣等效材料的室壁能減少因材料差異導緻的測量偏差,使能量響應曲線接近真實空氣條件下的結果。
優化測量精度:
實際使用中,空氣作為電離室材料存在物理限制(如無法維持穩定結構)。等效材料既能保持固體形态,又能在能量沉積、電子平衡等方面模拟空氣,提升劑量驗證的可靠性。
空氣等效材料需滿足輻射場中的電子平衡條件,且其厚度、密度等參數需通過實驗或模拟計算優化。例如,研究顯示調整室壁厚度可進一步逼近空氣的響應特性。
如需了解具體材料種類(如石墨、塑料聚合物等)或技術細節,可進一步補充說明。
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