2) экстраполяционных ионизационных камер (+)
3) полупроводниковых HPGe-спектрометров
4) графитового калориметра
Экстраполяционные ионизационные камеры являются основным первичным средством абсолютного определения поглощённой дозы в воде для киловольтных рентгеновских пучков. Их конструкция позволяет изменять расстояние между электродами и последовательно измерять ионизационный ток при разных толщинах чувствительного воздушного слоя. Поглощённую дозу определяют по экстраполяции результата к нулевой толщине полости; тем самым уменьшается влияние самой камеры на распределение вторичных электронов и исключается необходимость опираться на заранее установленный коэффициент калибровки другого типа дозиметра.
Физическая основа метода связана с измерением энергии, переданной веществу заряженными частицами, образующимися при взаимодействии фотонов с водой. При уменьшении объёма воздушной полости ионизационная камера приближается к идеальной малой полости , а отношение ионизационного тока к массе воздуха экстраполируется к предельному значению. С учётом энергии образования ионной пары, остановочной способности воздуха и воды, плотности среды и поправок на рекомбинацию получают абсолютную дозу в воде. Такой подход особенно важен в киловольтном диапазоне, где короткий пробег электронов, выраженное спектральное распределение и значительное влияние стенок делают стандартные цилиндрические камеры менее пригодными для первичных измерений.
Водные и графитовые калориметры также могут использоваться как первичные эталоны в других диапазонах энергий, но для киловольтных пучков их практическая реализация осложняется малым тепловым эффектом, теплопроводностью и необходимостью точно учитывать температурные градиенты. Дозиметры Фрике основаны на химическом радиационном эффекте и не обеспечивают требуемой первичной метрологической точности. Полупроводниковые HPGe-спектрометры предназначены преимущественно для спектрометрии и идентификации энергии фотонов, а не для прямого определения поглощённой дозы в воде.
| Средство измерения | Физический принцип | Роль при абсолютной дозиметрии киловольтных пучков |
|---|---|---|
| Экстраполяционная ионизационная камера | Измерение ионизационного тока при изменяемой толщине воздушной полости с экстраполяцией к нулевому объёму | Первичный метод определения поглощённой дозы в воде |
| Водный калориметр | Регистрация повышения температуры воды вследствие поглощения энергии излучения | Теоретически абсолютный метод, но технически сложен для малых дозиметрических эффектов киловольтного диапазона |
| Графитовый калориметр | Измерение теплового эффекта в графите с последующим переносом результата к воде | Применим как первичный эталон в ряде условий, но не является специфической основой данного метода |
| Дозиметр Фрике | Химическое превращение раствора под действием радиации и фотометрическая оценка продукта реакции | Радиационно-химический дозиметр; ограниченная точность и зависимость от химических условий |
| Полупроводниковый HPGe-спектрометр | Регистрация энергетического спектра гамма- и рентгеновских фотонов | Спектрометрия и контроль состава излучения, но не первичное измерение дозы в воде |
| Обычная ионизационная камера | Сбор заряда, образованного ионизацией газа в фиксированном объёме | Клиническая дозиметрия после калибровки; требует коэффициентов и поправок, не заменяя первичный эталон |
Ключевым диагностическим для метода является линейная зависимость измеренного ионизационного отклика от геометрического параметра камеры и корректная экстраполяция к нулевой полости. Результат должен сопровождаться поправками на рекомбинацию ионов, утечку, полярность, температуру и давление. Полученная величина используется для передачи единицы поглощённой дозы от национального или первичного эталона к рабочим и клиническим дозиметрам. Поэтому в рассматриваемом диапазоне именно экстраполяционная камера связывает измеряемый заряд с абсолютной дозой в воде наиболее непосредственно.