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user: 3. 结果与讨论 3.1. ICRU球模型中辐射剂量分布 表1列出了球模型中注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量与质子能量、入射深度的对应关系。通过表1中深度为0.07、3、10 mm归一化吸收剂量与实际粒子注量的乘积，可近似得到特定能量质子照射下，皮肤、晶状体所受当量剂量以及躯干所受有效剂量，为辐射评估提供参考依据。 Table 1 The normalized absorbed dose (Gy·cm2) in sphere model of different detecting depths caused by protons of different energie 厚度 (mm) 10 MeV 20 MeV 40 MeV 50 MeV 60 MeV 80 MeV 100 MeV 120 MeV 150 MeV 200 MeV 0.07 2.12 × 10 −1 1.91 × 10 −1 1.54 × 10 −1 1.24 × 10 −1 1.13 × 10 −1 8.09 × 10 −2 6.84 × 10 −2 5.96 × 10 −2 5.09 × 10 −2 4.28 × 10 −2 3 1.64 × 10 −8 1.79 × 10 −1 1.29 × 10 −1 1.15 × 10 −1 9.27 × 10 −2 8.24 × 10 −2 7.62 × 10 −2 6.42 × 10 −2 6.16 × 10 −2 5.91 × 10 −2 10 1.46 × 10 −8 2.75 × 10 −7 2.69 × 10 −1 1.66 × 10 −1 1.32 × 10 −1 1.29 × 10 −1 1.09 × 10 −1 9.79 × 10 −2 8.44 × 10 −2 8.41 × 10 −2 30 1.27 × 10 −8 2.17 × 10 −7 8.58 × 10 −6 4.47 × 10 −6 8.92 × 10 −1 7.81 × 10 −1 5.89 × 10 −1 5.07 × 10 −1 4.21 × 10 −1 3.48 × 10 −1 100 1.08 × 10 −8 1.38 × 10 −7 5.89 × 10 −7 9.18 × 10 −7 1.07 × 10 −6 8.49 × 10 −6 1.01 × 10 −5 7.47 × 10 −1 7.26 × 10 −1 7.18 × 10 −1 表1. 不同探测深度下不同能量质子造成的球模型中归一化吸收剂量(Gy·cm 2 ) 图4为球模型中归一化吸收剂量随质子能量(a)和材料厚度(b)的变化。由图4(a)可见，随着质子能量增加，吸收剂量先增大后然后逐渐下降，在某个能量下达到峰值，且随着探测深度增加，峰值对应的质子入射能量逐渐增大。这与图2中质子在组织等效材料的射程有关，质子与等效人体组织相互作用不断产生电离而损失能量，能量沉积在靶物质中。当探测深度固定，质子能量小射程小时，探测深度大于质子射程，因此该能量的质子对吸收剂量贡献小；随着质子能量增加，探测深度与质子射程接近，吸收剂量达到峰值，而后随着质子能量继续增加，射程逐渐超过探测厚度，吸收剂量逐渐减小，且随着探测厚度增加，达到吸收剂量峰值需要的质子入射能量增大。结合表1数据，由图4(b)可见，质子能量在0~50 MeV时，随着探测深度增加吸收剂量减小，若等效为人体剂量，则人体内部器官相对皮肤受到辐射的剂量较小。当质子能量大于60 MeV，30 mm探测深度的吸收剂量超过0.07，3，10 mm探测深度的值，即深部器官相对皮肤受到的辐射剂量更大。 图4. 球模型中归一化吸收剂量随质子能量(a)和材料厚度(b)的变化 表2列出了不同探测深度下不同能量γ射线造成球模型中的注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量。γ射线为地面常用辐射源。通过表2中归一化吸收剂量与实际粒子注量的乘积得到特定注量下的吸收剂量，可作为ICRU球的地面试验验证的参考。 Table 2 The normalized absorbed dose (Gy·cm2) in sphere model of different detecting depths caused by γ ray of different energie 厚度(mm) 1 MeV 1.17 MeV 1.32 MeV 1.5 MeV 2 MeV 2.5 MeV 3 MeV 3.5 MeV 0.07 2.85 × 10 −5 2.78 × 10 −5 2.64 × 10 −5 2.48 × 10 −5 2.11 × 10 −5 1.79 × 10 −5 1.58 × 10 −5 1.47 × 10 −5 3 4.14 × 10 −5 4.67 × 10 −5 4.99 × 10 −5 5.37 × 10 −5 5.36 × 10 −5 5.17 × 10 −5 4.65 × 10 −5 4.41 × 10 −5 10 4.16 × 10 −5 4.66 × 10 −5 4.98 × 10 −5 5.49 × 10 −5 6.56 × 10 −5 7.49 × 10 −5 8.35 × 10 −5 8.82 × 10 −5 30 3.89 × 10 −5 4.35 × 10 −5 4.76 × 10 −5 5.21 × 10 −5 6.39 × 10 −5 7.32 × 10 −5 8.27 × 10 −5 8.99 × 10 −5 100 2.87 × 10 −5 3.31 × 10 −5 3.72 × 10 −5 4.15 × 10 −5 5.19 × 10 −5 6.11 × 10 −5 6.88 × 10 −5 7.76 × 10 −5 表2. 不同探测深度下不同能量γ射线造成球模型中的归一化吸收剂量(Gy·cm 2 ) 图5为球模型中注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量随γ射线能量(a)和探测厚度(b)的变化，与图4对比可见，γ射线与质子的作用效果不同。图5(a)中，当探测深度小于3 mm且质子能量较大时，吸收剂量随能量上升而下降，这是由于γ射线在物质中产生的次级电子还未达到平衡；当深度大于3 mm时，次级电子逐渐平衡，因此随入射γ射线能量增大，组织等效材料的吸收剂量也变大。图5(b)中曲线前半段吸收剂量随厚度上升，这是正面碰撞产生的次级电子的积累作用造成，后半段随着深度增加，由于电离损耗逐渐减小，吸收剂量下降。 图5. 球模型中归一化吸收剂量随γ射线能量(a)和探测厚度(b)的变化 3.2. ICRU平板模型中辐射剂量分布 平板模型地面模拟照射实验可行性高，是作为地面材料试验验证的有效参考。因此表3中列出了不同探测深度下不同能量质子造成的平板模型中注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量，可作为ICRU平板实物地面照射的对照，为不同深度辐射剂量评估提供参考依据。与表1数据对比可见，相同辐照条件下，球模型吸收剂量大于平板模型，这是因为球模型是4π照射，次级粒子散射到同一探测深度的概率较大。通过表3中的数据作图，得到图6中平板模型中注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量随质子能量(a)和材料厚度(b)的变化，通过对比可见，平板模型中吸收剂量的变化规律与图4球模型中的规律一致，均先变大，达到一定阈值后缓慢衰减。 Table 3 The normalized absorbed dose (Gy·cm2) in slab model of different detecting depths caused by protons of different energie 厚度 (mm) 10 MeV 20 MeV 40 MeV 50 MeV 60 MeV 80 MeV 100 MeV 120 MeV 150 MeV 200 MeV 0.07 5.88 × 10 −2 3.92 × 10 −2 2.03 × 10 −2 1.68 × 10 −2 1.45 × 10 −2 1.16 × 10 −2 9.79 × 10 −3 8.59 × 10 −3 7.35 × 10 −3 6.11 × 10 −3 3 8.38 × 10 −8 6.65 × 10 −2 2.24 × 10 −2 1.79 × 10 −2 1.52 × 10 −2 1.19 × 10 −2 1.00 × 10 −2 8.77 × 10 −3 7.50 × 10 −3 6.24 × 10 −3 10 3.73 × 10 −10 7.00 × 10 −7 3.28 × 10 −2 2.15 × 10 −2 1.70 × 10 −2 1.27 × 10 −2 1.05 × 10 −2 9.08 × 10 −3 7.74 × 10 −3 6.43 × 10 −3 30 2.42 × 10 −8 4.28 × 10 −7 6.13 × 10 −6 4.09 × 10 −6 4.80 × 10 −2 1.16 × 10 −2 1.19 × 10 −2 9.91 × 10 −3 8.22 × 10 −3 6.70 × 10 −3 100 1.21 × 10 −8 3.19 × 10 −8 4.74 × 10 −7 9.08 × 10 −7 7.79 × 10 −7 4.35 × 10 −6 9.65 × 10 −6 1.95 × 10 −2 1.45 × 10 −2 1.04 × 10 −2 表3. 不同探测深度下不同能量质子造成的平板模型中的归一化吸收剂量(Gy·cm 2 ) 图6. 平板模型中归一化吸收剂量随质子能量(a)和材料厚度(b)的变化 表4列出了平板模型中注量10 7 cm −2 的归一化吸收剂量与γ射线能量、入射深度的对应关系。γ射线为地面常用辐射源，通过计算归一化吸收剂量与实际粒子注量的乘积得到特定注量下的吸收剂量，可作为ICRU平板实物地面试验验证的参考。与表2相比，相同辐照条件下，平板模型相同深度的吸收剂量与球模型基本一致，差异在5%以内，因此，平板模型的吸收剂量随γ射线能量和探测深度的变化规律与图4球模型中的一致。 Table 4 The normalized absorbed dose (Gy·cm2) in slab model of different detecting depths caused by γ-rays of different energie 厚度(mm) 1 MeV 1.17 MeV 1.32 MeV 1.5 MeV 2 MeV 2.5 MeV 3 MeV 3.5 MeV 0.07 2.80 × 10 −5 2.71 × 10 −5 2.59 × 10 −5 2.43 × 10 −5 2.03 × 10 −5 1.77 × 10 −5 1.56 × 10 −5 1.41 × 10 −5 3 4.04 × 10 −5 4.59 × 10 −5 4.97 × 10 −5 5.27 × 10 −5 5.37 × 10 −5 5.11 × 10 −5 4.61 × 10 −5 4.32 × 10 −5 10 4.05 × 10 −5 4.58 × 10 −5 4.95 × 10 −5 5.41 × 10 −5 6.52 × 10 −5 7.46 × 10 −5 8.29 × 10 −5 8.72 × 10 −5 30 3.86 × 10 −5 4.29 × 10 −5 4.68 × 10 −5 5.12 × 10 −5 6.29 × 10 −5 7.26 × 10 −5 8.18 × 10 −5 8.97 × 10 −5 100 2.82 × 10 −5 3.25 × 10 −5 3.68 × 10 −5 4.06 × 10 −5 5.11 × 10 −5 6.02 × 10 −5 6.84 × 10 −5 7.73 × 10 −5 表4. 不同探测深度下不同能量γ射线造成的平板模型归一化吸收剂量(Gy·cm 2 )