107年:放射治療(1)

附圖為不同能量電子從空氣進入水中散射角度之差異,下列有關 A、B兩圖之敘述何者錯誤? 圖片

AA圖之電子能量較低
BA圖電子之百分表面劑量較高
CB圖電子之射程較遠
DB圖電子之 X光污染較高

詳細解析

本題觀念:

本題考電子束(electron beam)物理特性,重點在於不同能量電子進入水中的散射角度(scattering angle)差異,以及由此衍生的劑量特性比較:包含百分表面劑量(percent surface dose)、X 光污染(X-ray contamination / bremsstrahlung)與射程(range)。本題為反向題,問何者敘述錯誤

影像分析:

圖中顯示兩張電子束從空氣進入水中(Surface 為水面)的散射示意圖:

  • A 圖:電子束進入水中後,散射角度明顯較大(約 45°),電子軌跡呈斜向擴散,在水中走斜線路徑。水面上方的通量(fluence)為 Φ0\Phi_0,而在水中最大劑量深度的通量為 Φzmax=Φ0/cosθ\Phi_{zmax} = \Phi_0 / \cos\theta,因為電子行走斜向路徑,所以在此深度堆積更多通量。
  • B 圖:電子束進入水中後,散射角度較小(約 10°),電子軌跡接近垂直向前,散射程度明顯低於 A 圖,電子走接近直線路徑進入水中。

根據電子束的能量與散射關係:

  • 低能量電子(A 圖):多次庫倫散射(multiple Coulomb scattering)效應顯著,偏折角大,散射角可達 45° 以上。
  • 高能量電子(B 圖):能量高,穿透力強,散射角較小(約 10°),以前向散

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