расчетные методы дозиметрии бета-излучения
.pdfТИМОФЕЕВ 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 источников бета-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 ФТИ бета-излучения и 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, на физико-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 БЕТА–ИЗЛУЧЕНИЯ . . . . . 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-излучения в 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 БЕТА– ИЗЛУЧЕНИЯ 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