Физические аспекты применения пучков протонов с энергией 50-250 МЭВ в медико-биологических исследованиях

• Автор: Ломанов, Михаил Федорович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 301 c. : ил

Глава I. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ,СВЯЗАННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОТОННЫХ ПУЧКОВ В МЕДИЦИНЕ

1.1. Радиационные поля различных излучений

1.2.Передача энергии быстрых протонов атомам среды 21 1.3.Задачи и экспериментальные методы дозиметрии

полей локального облучения протонами

1.4.Оптимальная энергия протонов

1.5.Краткие выводы

Глава 2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОТОНОВ И РАДИАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ

2.1.Кривая Брэгга и ее параметры

2.2.Электронное равновесие в пучке протонов

2.3. Вклад вторичных электронов и эффекта Оже в процессы, протекающие под действием ионизирующих излучений

2.3.1.Акты ионизации с большой передачей энергии атомному электрону

2.3.2.Релятивистское возрастание радиационного эффекта
2.3.3.Физическое моделирование радиационных процессов
2.3.4.Соударения с большой передачей энергии
2.4. Радиационные процессы, зависящие от флюенса частиц
2.5. Краткие выводы

Глава 3. ЯЩЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ,ГЕНЕРИРОВАННОЕ ПРОТОНА!®
3.1.Генерация вторичных излучений во внутриядерном каскаде
3.2.Энерговыделение при распаде возбужденных ядер
3.3.Сводные данные по дозовым вкладам вторичных частиц
3.4.Краткие вывода
Глава 4.ДЕЛЕНИЕ И ГЛУБОКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ЯДЕР ПРОТОНА!®
В ОБЛАСТИ СРЕДНИХ ЭНЕРГИЙ
4.1.Область максимума сечения глубокого расщепления
4.2. Состояние исследований по делению тяжелых ядер
4.3.Измерение сечений деления тяжелых ядер протонами
4.4.Зависимость делимости ядер от параметра И^/к
4.5.Краткие выводы
Глава 5.РАСЧЕТ И ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗБЫХ ПОЛЕЙ
5.1.Формирование энергетического спектра протонов
5.2.Простое описание энергетического спектра
5.3.Профиль пучка сложной конфигурации
5.4.Формирование градиента поля на краю пучка
5.5.Расчет изодоз .для конвергентного облучения напролет
5.6.Краткие вывода
Глава 6.МЕТОДЫ И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ
6.1.Особенности физических измерений на протонном
пучке
6.2.Фантомные измерения с помощью ионизационной камеры186
6.3.Термолюминесцентный детектор (ТЛД)

6.4.Вторичные эффекты при измерении тока протонов
6.5 ^Абсолютные измерения поглощенной дозы
6.5..1.Калибровка интенсивности методом активации
углерода
6.5.2.#ерросульфатная дозиметрия
6.5.3.Результаты сравнения методов дозиметрии
6.6. Твердотельный детектор смешанного излучения
6.7. Краткие вывода
Глава 7. ЭКСЯЕШШТАЛБНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ
7.1.Измерение дозных распределений "широкого" пучка
7.2.Вторичное излучение на широких пучках
7.3.Измерение полей конвергентного облучения
7.4.Сопоставление дозных полей для облучения внутричерепных мишеней
7.5. Краткие выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I.Свойства функций, описывающих кривую Брэгга
1.Гамма-функция и ее аппроксимация
2.Дифференциальное уравнение,определяющее кривую Брэгга
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчет гребенчатого фильтра
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Многоугольное дозное поле

размеры мишеней оказываются в пределах 10 -10 см.
Повторяющийся во всех случаях характерный диапазон размеров определяет дистанцию, на которой разыгрываются первичные процессы действия ионизирующего излучения на среду. По-видимому,при облучении объектов живой и неживой природы в первую очередь проявляется действие излучения на те объекты, размеры которых близки к среднему диаметру трека частицы.
Сильно ионизирующие частицы образуют в конденсированных средах сплошные колонки ионов с радиусом более КГ'см^. Ширина трека частиц с большими зарядами увеличивается, так как колонка ионов, служащая стержнем трека, сливается с короткими треками дель
та-электронов с энергией больше 100 эВ (пробег больше 10 см). Энерговыделение в этой части трека значительно меньше,чем в его центральной части из-за малых ЛПЭ дельта-электронов.
Треки слабо ионизирующих частиц (ЛПЭ меньше 10 кэВ/мкм) состоят из редко расположенных ионов и дельта-электронов. Последние быстро тормозятся и сильно рассеиваются в веществе, и в конце их пробега удельная ионизация возрастает в сотню раз на
последнем отрезке пути длиной^Ю см. Такое энерговыделение уже нельзя назвать слабым. Наоборот, именно в конце трека дельтаэлектрона и создается наибольшая концентрация ионов, а следовательно, резко увеличивается вероятность радиационных нарушений в облучаемом веществе.
Утверждая, что радиационные эффекты создаются большей частью не отдельными ионами, а их группами, мы ставим эффект в зависимость от некоторой минимальной энергии V, необходимой для создания группы ионов в результате одного соударения частицы с атомом среды. Такие же скопления ионов могут образоваться и при