[发明专利]基于纳剂量学获得离子束辐照方案的方法

摘要

本发明涉及一种基于纳剂量学获得离子束辐照方案的方法，该方法包括以下步骤：在标定条件下，同时获取标定的纳米剂量学量并量化辐射效应；确定辐射效应参数；计算相应的纳剂量学量，应用辐射效应参数，优化辐照方案。本发明还包括验证已有离子束辐照方案是否需要调整的方法以及实施根据本发明获得的离子束辐照方案的主动式束流配送装置和被动式束流配送装置。

主权项

1.一种基于纳剂量学获得离子束辐照方案的方法，包括以下步骤：1)选取标定条件并获取标定用纳剂量学量：设定离子束辐照受照材料的应用场景，选取适合所述应用场景的标定条件和辐射效应量化指标，然后在标定条件下获取标定用纳剂量学量及其对应的辐射效应量化指标的具体数值，所述标定用纳剂量学量包括通过下列步骤得到的物理量；A.获得所述离子束的电离簇尺寸概率密度分布P(v|Q)，优选通过公式(1)计算得到归一化的电离簇尺寸概率密度分布：其中，Q为所述离子的辐射品质，v为电离簇尺寸；B.通过公式(2)计算获得电离簇尺寸概率密度分布的一阶矩M₁(Q)：C.通过公式(3)计算获得电离簇尺寸v≥2的累积概率F₂(Q)：D.通过公式(4)计算获得电离簇尺寸概率密度分布的一个子集，即电离簇尺寸v≥2的情况的条件概率分布E.通过公式(5)计算获得条件概率密度分布的一阶矩2)获得步骤1)中所标定的所述应用场景下的辐射效应参数数值：利用步骤1)中获得的标定用纳剂量学量及其对应的辐射效应量化指标的具体数值，应用下面的公式(6)‑(7)建立辐射效应量化指标与吸收剂量间的关系：其中采用罗杰斯蒂函数形式，即：其中，L为所述离子束在受照材料中的辐射效应量化指标的数值，D(单位为Gy)为物理吸收剂量。ρ(单位为kg/m³)为受照材料的密度V(单位为m³)为受照材料的体积，ω(单位为J)为受照材料的平均电离功，P_s→l、k、r以及m₀为辐射效应的四个自由参数，所述四个自由参数的数值根据步骤1)中所得到的离子束辐射效应量化指标及其对应标定条件下的所述标定用纳剂量学量通过最小二乘法得到；3)获取用于实施辐照方案的离子束的纳剂量学量：在完成步骤1)和2)的步骤后，获得所述用于实施辐照方案的离子束的电离簇尺寸概率密度分布P(v|Q)，再结合公式(1)‑(5)计算所述用于实施辐照方案的离子束的对应于指定的辐射靶区深度处纳剂量学量；4)获得离子束辐照方案：根据所述设定的应用场景，指定所需的对受照材料的辐照目标，根据步骤3)中获取的所述用于实施辐照方案的离子束的纳剂量学量以及通过步骤2)标定得到的所述辐射效应参数，结合公式(6)和(7)确定符合所述辐照目标的辐射效应，得到相应的离子束辐照方案。