EGS程序在研究电子探测及面膜对放疗剂量分布影响中的应用

【摘要】： EGS(Electron-Gamma Shower)软件是一个用蒙特卡罗方法模拟在任意实验条件下，能量从几个keV到几个TeV的电子-光子簇射过程的通用程序包。本文采用EGS蒙特卡罗程序对一些实际工作中一般数值计算方法及实验难以解决的问题进行研究。本文主要内容如下： (1)前期准备工作。为了更好的理解电子与物质相互作用的规律及电子在穿过物质时的剂量分布特点。本文采用多种方式做了一些前期的模拟工作，其中包括：电子束通过一定厚度物质后的能谱形状及其变化、电子束的注量和平面注量的深度分布、电子的反散射规律、单能电子的吸收、电子的轫致辐射及电子吸收剂量分布。 (2)单能电子的吸收实验及影响实验结果的因素。采用EGS程序对单能电子在铝吸收体中的吸收及影响实验的因素进行模拟研究，将模拟结果与实验结果进行比较，当计算的物理模型与实验条件一致时，模拟值与实验值的吸收曲线符合地很好，两者的半吸收厚度相差不超过3％，通过改变模拟条件，讨论了实验条件对单能电子吸收实验中半吸收厚度测量的影响。馍拟的结果表明：准直器、探测器晶体前铝窗及晶体前铝窗与探测器间的相对位置都直接影响单能电子半吸收厚度的准确测量。尽量减少探测器前的铝窗厚度，缩短探测器晶体前铝窗与吸收片之间的距离都能使测量的准确度得到提高。 (3)放射治疗过程中，热塑面膜对射线治疗剂量分布的影响。运用EGS蒙特卡罗程序中专门为模拟放射源而开发的BEAMnrc程序研究放射治疗过程中，热塑面膜对X(γ)射线和电子线治疗剂量的影响。不同的面膜材料、密度、厚度、形态结构对X(γ)射线和电子线治疗剂量分布的影响不同，得到的结论为：对X射线而言，面膜的使用导致表面剂量增加，在其它条件相同的情况下，密度越大、厚度越大、网孔面积越小的面膜使表面剂量增加的越多，无网孔的面膜比有网孔的面膜使表面剂量增加的越多；对电子线而言，面膜的使用导致电子线的百分深度剂量曲线明显前移，使表面剂量也有所增加。在其它条件相同的情况下，厚度越大、网孔面积越小的面膜使电子线的百分深度剂量曲线前移的距离越大，无网孔的面膜比有网孔的面膜使电子线的百分深度剂量曲线前移的距离大，使表面剂量增加的多。模拟得到的这些结论与一些国内外的实验结论一致，给放射治疗方案的制定提供了可靠的理论依据。