醫(yī)用電離室介紹與新型應(yīng)用

單曉暉趙明宇王姝遲戈

1 遼寧省藥械審評(píng)與監(jiān)測(cè)中心 （沈陽(yáng) 110003）

2 沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司 （沈陽(yáng) 110179）

3 遼寧省食品藥品監(jiān)督管理局行政服務(wù)中心 （沈陽(yáng) 110003）

醫(yī)用電離室介紹與新型應(yīng)用

單曉暉1趙明宇2王姝3遲戈1

1 遼寧省藥械審評(píng)與監(jiān)測(cè)中心 （沈陽(yáng) 110003）

2 沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司 （沈陽(yáng) 110179）

3 遼寧省食品藥品監(jiān)督管理局行政服務(wù)中心 （沈陽(yáng) 110003）

電離室作為醫(yī)用DR系統(tǒng)中自動(dòng)曝光控制環(huán)節(jié)的核心部件，如今在DR診斷中已得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要從電離室的機(jī)制及構(gòu)造等作以詳盡的介紹，并針對(duì)新型復(fù)式電離室進(jìn)行了脈沖群及圖像測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，新型復(fù)式電離室性能可靠，具有很好的抗干擾性，可以較好地滿足臨床攝影要求，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

電離室 放大器 屏蔽

單曉暉，碩士研究生，工程師

1.電離室工作原理

電離室是自動(dòng)曝光控制(Automatic Exposure Control)的核心部件，電離室的理論基礎(chǔ)是電離效應(yīng)，當(dāng)電離室受到X射線照射時(shí)，X射線與氣體中的分子作用，產(chǎn)生由一個(gè)電子和一個(gè)正離子組成的離子對(duì)。這些離子向周圍區(qū)域自由擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中，電子和正離子可以復(fù)合重新形成中性分子。但是，若在構(gòu)成氣體探測(cè)器的收集極和高壓極上加直流的極化電壓V，形成電場(chǎng)，那么電子和正離子就會(huì)分別被拉向正負(fù)兩極，并被收集，在外電路形成輸出電流信號(hào)。隨著極化電壓V逐漸增加，電離室的工作狀態(tài)就會(huì)從復(fù)合區(qū)、飽和區(qū)、正比區(qū)、有限正比區(qū)、蓋革區(qū)(G-M區(qū))

一直變化到連續(xù)放電區(qū)。

圖1. 收集離子對(duì)數(shù)與外加電壓的關(guān)系

所謂電離室即工作在飽和區(qū)的氣體探測(cè)器，即圖1中第Ⅱ段，直流電壓較低，電離產(chǎn)生的離子對(duì)在漂移過(guò)程中不再發(fā)生次級(jí)電離現(xiàn)象，故沒(méi)有氣體放大作用，因而飽和區(qū)又稱電離室區(qū)。

其中離子對(duì)數(shù)目代表了入射離子的能量信息，也即電離室被照射的X射線劑量信息，在系統(tǒng)中我們希望復(fù)合現(xiàn)象發(fā)生概率越小約好。在電離室區(qū)內(nèi)，如果選擇了適當(dāng)?shù)臉O化電壓，復(fù)合效應(yīng)便可忽略，也沒(méi)有碰撞放大產(chǎn)生，此時(shí)可認(rèn)為射線產(chǎn)生的初始離子對(duì)N0恰好全部被收集，形成電離電流。該電離電流正比于離子對(duì)數(shù)量，因而正比于X射線強(qiáng)度。

2.電離室基本結(jié)構(gòu)介紹

圖2 電離室基本結(jié)構(gòu)

電離室主要由收集極和高壓極組成，收集極和高壓極之間是氣體，一般以一個(gè)大氣壓左右的空氣為靈敏體積，該部分可以與外界完全連通，也可以處于封閉狀態(tài)。其周圍是由導(dǎo)電的空氣等效材料或組織等效材料構(gòu)成的電極，中心是收集電極，二極間加一定的極化電壓形成電場(chǎng)。為了使收集到的電離離子全部形成電離電流，減少漏電損失，在收集極和高壓極之間需要增加保護(hù)極詳見圖2。

3.電離室收集效率

由于正、負(fù)離子的復(fù)合，電離室所產(chǎn)生的離子不能完全到達(dá)收集極，根據(jù)Boag理論[1]，電離室的收集效率為：

可以看出，電離室的收集效率隨電極間距的減小而增大，若電極間距確定后，增大收集電壓可以提高收集效率，但電壓不能超過(guò)氣體電離飽和區(qū)限制，而且電壓過(guò)高也會(huì)增加對(duì)電源的要求。一般電離室的間距在5～10mm左右，大于200V的極化電壓便可以使電離室收集效率達(dá)99%以上。

作為AEC用電離室，應(yīng)滿足以下特殊要求：

(1)電離室自身對(duì)X線吸收要小，由于電離室置于病人與暗盒(或平板探測(cè)器)之間，這部分被電離室吸收的X線對(duì)成像無(wú)貢獻(xiàn)，而病人所接受的X線劑量又要因此相應(yīng)提高，因此要求電

離室選用部件應(yīng)選用輕質(zhì)低密度材料，包括電極引出導(dǎo)線，以減少對(duì)X線的吸收。

(2) 電離室的厚度要盡量薄，由于電離室置于被照物體與暗盒(或平板探測(cè)器)之間，增大了X線球管焦點(diǎn)與膠片之間距離，容易造成幾何模糊度增大，因此為了解決此問(wèn)題，提出了新型復(fù)式結(jié)構(gòu)電離室，詳見第四部分介紹。

(3) 電離室的陰極面積要大于最大膠片尺寸(或成像尺寸)，從而保證電離室邊緣不會(huì)在膠片上形成影像。

The Introduction of Clinical Ionization Chamber and New Model Application

SHAN Xiao-hui1ZHAO Ming-yu2WANG Shu3CHI Ge1
1 Liaoning Centre for Drug and Medical Device Evaluation and Monitoring (Shenyang 110003)
2.Shenyang Neusoft Medical System Co.Ltd (Shenyang 110179)
3 Administrative Service Center, Liaoning Food and Drug Administrative (Shenyang 110003)

The ionization chamber as the core part of the automatic exposure control in the medical DR system has been widely used in DR diagnosis nowadays. The paper mainly introduces the mechanism and structure of the ionization chamber，the fast transient pulse and quality of the image were tested in the new double three-field ionization chamber. The test results show that is reliable and it has good interference immunity, and it can meet the clinical requirements well and it has good practical value.

ionization chamber, amplifier shielding

1006-6586(2016)04-0045-05

R814.4

A

2015-11-14