110年:放射治療(2)
高能直線加速器會產生中子污染,其主要來源為下列何者?
A準直儀
B患者身體
C地板
D治療床
詳細解析
本題觀念:
本題考查高能醫用直線加速器(Medical Linear Accelerator, Linac)產生「光中子污染(Photoneutron contamination)」的物理機制與主要來源。
當直線加速器產生的光子能量超過 10 MV 時,高能 X 射線(光子)與物質發生作用,若光子能量高於該物質原子核的「光核反應(Photonuclear reaction)閾值」,就會引發 (γ, n) 反應,導致原子核釋放出中子。這種現象在具有高原子序(High-Z)的物質中最容易發生,因為高原子序物質的光核反應閾值較低(如鎢、鉛約為 7~8 MeV),且反應截面較大。
選項分析
- (A) 準直儀 (Collimator):正確。直線加速器機頭內的元件,包含了靶 (Target)、主準直儀 (Primary collimator)、平坦濾片 (Flattening filter) 以及次準直儀與多葉準直儀 (Jaws & MLC)。為了有效阻擋與塑形高能射束,這些元件皆由高原子序物質(如鎢合金或鉛)製成。在輻射輸出過程中,準直儀會直接受到最高強度的原級射束照射,引發大量 (γ, n) 反應,是治療室內中子污染的最主要來源。
- (B) 患者身體 (Patient's body):錯誤。人體主要由水及有機分子組成,元素多為氫、氧、碳等低原子序(
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