Слой половинного ослабления

Слой половинного ослабления (HVL) — это толщина материала, необходимая для снижения кермы в воздухе пучка рентгеновского или гамма-излучения в два раза от исходного значения. HVL наиболее точно измеряется в условиях геометрии узкого пучка, поскольку при геометрии широкого пучка рассеянное излучение попадает на детектор, что приводит к недооценке ослабления, если не введена поправка.

Расчёт

Моноэнергетические пучки
Для моноэнергетических пучков HVL напрямую связан с линейным коэффициентом ослабления (µ):
HVL = 0.693 / μ.

Эту формулу можно вывести из закона Бугера — Ламберта — Бера:
I_x = I₀ e^{-μ x}

Чтобы найти HVL, примите x = HVL и I_x = 0.5 I₀

• 0.5 I₀ = I₀ e^{-μ HVL}

• 0.5 = e^{-μ HVL}

• ln(0.5) = -μ HVL

• -0.693 = -μ HVL

• HVL = 0.693 / μ

Полиэнергетические пучки
Полиэнергетические пучки содержат фотоны различной энергии. В отличие от моноэнергетических пучков, полиэнергетические пучки подвергаются ужесточению пучка (beam hardening), поскольку низкоэнергетические фотоны ослабляются преимущественно. Таким образом, каждый последующий HVL отличается от предыдущего.

Из-за этого HVL определяется экспериментально, а не с помощью простой формулы. Кривая ослабления измеряется путем пропускания рентгеновского пучка через слои материала увеличивающейся толщины, построения графика зависимости интенсивности от толщины и нахождения точки, в которой интенсивность снижается до 50%.

Применение

• HVL особенно полезен для характеристики полиэнергетических рентгеновских пучков (таких, которые используются в диагностической рентгенологии), где отдельные линейные коэффициенты ослабления (μ) варьируют в зависимости от энергии. В отличие от линейных и массовых коэффициентов ослабления, которые строго зависят от энергии и идеально подходят для моноэнергетических пучков, HVL дает практическое представление об общей проникающей способности пучка.

• HVL служит суррогатным показателем качества пучка или проникающей способности рентгеновского спектра. Меньшее значение HVL указывает на пучок с более низкой средней энергией фотонов и большим ослаблением на единицу толщины. HVL традиционно измеряется в миллиметрах алюминия для диагностического рентгеновского излучения.

Жестчение пучка

При прохождении рентгеновского пучка через фильтр или ткань происходит ужесточение пучка: фотоны с более низкой энергией преимущественно поглощаются за счёт фотоэлектрического эффекта, что увеличивает среднюю энергию оставшихся фотонов. В результате каждый последующий HVL больше первого (1st HVL < 2nd HVL < 3rd HVL), так как для ослабления фотонов с более высокой энергией наполовину требуется материал большей толщины.

См. также

• ужесточение пучка

• линейный коэффициент ослабления

• закон Бугера — Ламберта — Бера

• керма

• экспозиционная доза