Добавил:
лемир-тимофеев.рф Тимофеев Лемир Васильевич, д.т.н., медицинский физик Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

расчетные методы дозиметрии бета-излучения

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
31.01.2018
Размер:
39.46 Mб
Скачать

ТИМОФЕЕВ Л.В.

РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ДОЗИМЕТРИИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Сигнальный экземпляр

Библиотека медицинского физика и лучевого терапевта

Л.В. Тимофеев

Расчетные методы дозиметрии бета-излучения

МОСКВА. 2017

УДК 615.849 Т615

Тимофеев Л.В.

Расчётныеметодыдозиметриибета-излучения–М.:Типография«Вашфор-

мат», 2017. – 240 с.

В монографии представлены результаты решения актуальной для дозиметрии электронного и бетаизлучений задачи: создание нового, более универсального, точного и физически обоснованного, чем метод Левинджера и др., метода расчета дозных полей спомощьюдозовыхфункцийточечногоисточника(ФТИ)бета-излучениядлягомоген-ных тканеэквивалентных сред и гетерогенных нетканеэквивалентных сред. Книга основана на оригинальных материалах как собственных исследований Тимофеева Л.В., так и исследований в тесном контакте с его коллегами по работе. Знание и применение разработанных методов необходимо для обеспечения гарантий качества в различных сферах деятельности: медицина – лучевая терапия; при промышленном и научном применении радионуклидных источниковбета-излучения;для решения многих задач радиационной гигиены и радиационной медицины, в том числе задач обеспечения радиационной безопасности. Вопросы методологии привязаны к системному подходу нахождения новых аппроксимаций для ФТИбета-излученияи моноэнергетических электронов. Подробно изложены такие аспекты как: создание методик экспериментального изучения дозных распределений, расчет ФТИ и распределений доз от протяженных источников в различных средах и т.д.

Для специалистов, чья профессиональная деятельность связана как с медициной и биологией – медицинские физики и др., так и с разработкой и обслуживанием технических средств для подобных исследований и работ. Для студентов и преподавателей ВУЗ, исследователей – практиков.

2

Сигнальный экземпляр

ОБ АВТОРЕ

ТимофеевЛемирВасильевич–выпускникфизическогофакультетаМосков-ского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова. С 1959 г. работает в Федеральном Медицинском биофизическом центре им. А.И. Бурназяна ведущим научным сотрудником, кандидат технических наук.

В течение многих лет был научным руководителем и (или) исполнителем комплексной программы по исследованию физических, технических и, в ряде случаев,медицинскихирадиобиологическихосновразвитияконтактнойлучевой терапии, являясь по существу радиационным медицинским физиком.

Автороколо200научныхтрудов,12авторскихсвидетельствнаизобретения и 2 патентов в соавторстве со своими коллегами и учениками.

За время работы в Центре, занимаясь вопросами медицинской физики, он в соавторствесоздалфизическиеитехническиепредпосылкидляотечественной передовой в мировой практике школы органосохранной лучевой терапии с помощью предложенной, обоснованной и внедрённой в медицинскую практику линейки закрытых бета-источников, многие из которых до настоящего времени не имеют аналогов в мировой практике.

В1981 и 1994 г.г. в составе научного коллектива выдвигался на соискание Государственной премии за разработку и внедрение в медицинскую практику радионуклидных источников для контактной лучевой терапии.

Втечение ряда лет был членом межведомственного объединённого координационного Совета по проблеме “Радионуклидные источники ионизирующего излучения”.

3

4

Сигнальный экземпляр

5

6

Сигнальный экземпляр

ВМЕСТО ОТЗЫВОВ

ВЫПИСКА ИЗ ПРОТОКОЛА ЗАСЕДАНИЯ ЗАЩИТНОГО СОВЕТА (1974 г)

В прениях выступили:

Доктор технических наук, профессор Ковалёв Е.Е.

Диссертация [2] производит хорошее впечатление; это − фундаментальный труд. Очень чётко поставлены задачи. Для практических расчетов дозных полей источников бета−излучения предложенная новая формула крайне необходима. Хотелось бы, однако, чтобы при конструировании формулы были бы проверены различные модели. Результаты этой работы следует, с моей точки зрения, направить в НКРЗ, так как в настоящее время ощущается большой недостаток подобных данных. Работа соответствует всем требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям.

Доктор технических наук, профессор Гусев Н.Г.

Здесь подводится итог многолетней работы, выход которой очень значимый. Л.В.Тимофеев давно работает в области дозиметрии ионизирующих излучений, его работы мы неоднократно слушали, в частности, нафизико-тех-ническом семинаре Института биофизики. Безусловно, работа заслуживает высокой оценки. Однако хочу высказать одно замечание− мне пока не совсем ясно как пользоваться новой формулой на практике.

7

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.. . . . . . . . . . . . 10

ПРЕДИСЛОВИЕ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 ВВЕДЕНИЕ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

ГЛАВА 1. ЗАКРЫТЫЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . .21

ГЛАВА 2. СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И (ИЛИ) СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К СОЗДАНИЮ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДИК ДОЗИМЕТРИИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ. . . . .27

2.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.Структурная блок – схема (БС) порядка действий (последовательность, алгоритм, работа). . . . . . . . . . . . . . . 29

Заключение к главе 2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РАСЧЁТНОГО МЕТОДА ДОЗИМЕТРИИ ИСТОЧНИКОВ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ.. . . . . . . . . . . . . . . .43 3.1. Состояние вопроса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.2. Функции точечного источника моноэнергетических электронов.

Расчётные данные.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

3.3.Расчёт функции точечного источника бета−излучения . . . . . . . 58

3.4.Сопоставление данных расчёта функции точечного

источника с теорией Левинджера . . . . . . . . . . . . . . . . .

72

Заключение к главе 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

74

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДОЗНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ОТ ИСТОЧНИКОВ БЕТА−ИЗЛУЧЕНИЯ . . . . . 75 4.1. Установка с ионизационной камерой переменного давления газа,

ее наполняющего, КПДГ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.2. Проведение эксперимента. Сопоставление данных эксперимента и расчёта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

4.3.Экстраполяционная секционированная камера типа ЭСК-1... . . . .83

4.4.Стинтилляционный датчик для измерения дозиметрических характеристик источников сложной геометрии.. . . . . . . . . . . . 88

4.5.Проведение эксперимента. Сопоставление данных эксперимента

и расчёта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Заключение к главе 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АППРОКСИМИРУЮЩЕЙ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ФУНКЦИИ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА БЕТАИЗЛУЧЕНИЯ . . . . .99

8

Сигнальный экземпляр

ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ФТИ

 

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

6.1. О результатах экспериментального изучения дозной функции

 

точечного источника бета-излучения(тезисы) .. . . . . . . . . . .

103

6.2. Распределения поглощённой энергии от точечного источника

 

бета-излученияв тканеэквивалентном материале. .. . . . . . . . . .

104

6.3. Распределение поглощённой энергии от источников β−излучения

 

в тканеэквивалентных средах .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

6.4. О применимости возрастного приближения и “одногрупповой”

 

теории переноса в бета-дозиметрии . . . . . . . . . . . . . . . .

124

6.5. Относительно “граничного условия” для функций точечного

 

источника бета-излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

126

ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА РАСЧЁТНОГО МЕТОДА ДОЗИМЕТРИИ БЕТАИЗЛУЧЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ. . . . . . . . . . . 133

7.1.Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

7.2.Функции точечного источника для сред с разными Z . . . . . . . 135

7.3.“Двухгрупповой” метод расчёта доз от бета – излучения

в гетерогенных средах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149

7.4.Примеры расчётов дозных полей по двухгрупповому методу. . . . . 164

7.5.Экспериментальная проверка расчетного метода

(для плоской геометрии) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Заключение к главе 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

ГЛАВА 8. РАСЧЁТНАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ДОЗНЫХ ПОЛЕЙ ОТ ГЕТЕРОГЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ДЛЯ БЕТА – ТЕРАПИИ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

8.1.Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

8.2.Источники с плоской геометрией . . . . . . . . . . . . . . . 182

8.3.Источники сферической и цилиндрической геометрии . . . . . . 188

Заключение к главе 8.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Прогноз последствий реализации разработанных расчётных методов дозиметрии электронного и бета –излучений... . . .204

БИБЛИОГРАФИЯ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Характеристика радионуклидов и препаратов,

использованных в работе.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Коллеги по работе . . . . . . . . . . . . . . . 231 ПРИЛОЖЕНИЕ В. МГУ им. М.В. Ломоносова в жизни автора . . . . . 234 ПРИЛОЖЕНИЕ Г. О Левинджере.. . . . . . . . . . . . . . . . . 238

9