本文获得作者授权，在平台发布。作者：丁紫寒，医学物理学博士，知名医院肿瘤科物理师。
剂量测定是医学物理学科中最基础且重要的内容之一。里面知识点众多，许多书籍、教材要么为了讲清楚就描述得有点绕，要么就是简洁扼要而不够明晰。笔者也是反复学习才能吃透，本系列文章分次为大家讲解剂量学知识，希望能说得清楚。
放射治疗成功的关键是保证放射设备输出到病人靶体积内的剂量准确。在临床实践中，精确测量剂量是放疗标准化的重要环节。
其中，用的最多最广泛的工具是电离室(ion chamber)。就如青龙偃月刀之于关云长，电离室是物理师们手中最重要的兵器，它可以用来做commissioning、校准辐射束、做病人治疗计划QA等。
Courtesy of Elekta
各种国际实用规范已详细描述了电离室的使用（例如AAPM51号报告、国际原子能机构398号报告）。里面一些细节可能略有不同，但基本概念是相通的：通过将电离室测量的读数(M, measurement)乘以该电离室校准因子（ND,W）和其他修正因子，以得到吸收剂量(Dw, dose to water)。
以最精简的公式来表达这个概念，为：
可是有这么简单吗？没有……
在这个系列文章的第一篇，我们先来了解一下青龙(ion)偃月刀(chamber)的基本结构。
电离室主要由外部导电室壁和中心测量电极组成，室壁内是充满自由空气的空腔。室壁和测量电极之间由高绝缘材料及防护电极分隔开，用于减小在施加极化电压时的漏电流。
电离室施加极化电压后充满电。当它暴露于辐射时，气腔中的空气分子被辐射电离，产生正离子和低能电子。低能电子与空气中的氧分子结合成为负离子。正负离子被收集，导致电离室电极上的电荷减少。电荷(单位：C，库仑)的减少与剂量成正比，产生的电流(单位：A，安培)强弱与剂量率成正比。
电离室中产生的电荷或电流非常少，所以必须由精度极高的测量装置——静电计(electrometer)来测量。电离室或静电计回路中的电源，作为回路中单独的一个组成部分或者作为静电计的一部分来使用。为了能提高电离室的收集离子的效率，需要配备一个能调节电压大小和极性的电源。
Unidose静电计 Courtesy of PTW
常规的水中剂量测定与射束校准主要用到两种电离室：
No.1
指形电离室(cylindrical or thimble chambers)
适用于：
中能X射线(orthovoltage)
MV级高能X射线
能量高于10 MeV的电子线
目前最普遍使用的圆柱形电离室，是由Farmer设计并由Baldwin最先制造出的灵敏体积为0.6 cc 的电离室。这种电离室的灵敏体积形状类似套环，因此Farmer 型电离室通常也称为指形电离室。
不同厂商制造的指形电离室，灵敏体积通常在0.1到1 cc 之间。一般来说，电离室内气腔的长度不超过25 mm，气腔的内直径不超过7 mm。用作室壁的材料一般是低原子序数Z（即组织或空气等效）材料，室壁的厚度低于0.1g/ cm2。测量电极一般用铝或石墨作为材料。
Farmer 型指形电离室的设计原理见下图：
No.2
平行板电离室(parallel-plate chamber)
适用于测定：
低能X射线(superficial)
能量低于10MeV的电子线
光子建成区内的吸收剂量及表面剂量
Advanced Markus平行板电离室Courtesy of PTW
平行板电离室由两个平板室壁组成，其中一个作为入射窗，形成极化电极，另一个作为后壁，形成电荷信号的测量电极。平行板电离室周围还设计有宽度超过3 mm的保护环(guard ring，防护电极)，这就保证了没有电子可以通过室壁对测量信号产生影响。平行板电离室的示意图：
归纳总结一下，电离室由三极构成，它们共同定义电离室的灵敏体积(sensitive volume)：
1）极化电极(偏压电极, polarizing electrode), 通过静电计与电源相连；
2）测量电极(collector electrode)，与静电计相连，用来测量电离室灵敏体积所产生的电量或电流；
3）防护电极(guard electrode), 用于截断漏电流，并绕开收集电极，将漏电流导向地面。它还能确保电离室灵敏体积内的电场具有良好的均匀性，这样可以准确地收集电离电荷量。
非常感谢丁紫寒博士的分享，希望对大家有所帮助。大家可以关注她的公众号。
今天是中秋节，祝大家中秋快乐。
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