《Radiation Physics and Chemistry》：Control of uniformity of dose distribution in thin targets exposed to electron beam
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电子束辐照下目标厚度对剂量分布的影响研究。当目标厚度小于电子射程（0.8-5 MeV）时，随着厚度减小，最大剂量降低且向表面移动。通过辅助前/后插入物可调控剂量不均匀性（±5%至±20%），并建立基于电子能量和剂量均匀性要求的最佳目标厚度计算图表，适用于辐射加工及新技术可行性评估。
A.V. 波诺马列夫
俄罗斯科学院物理化学与电化学弗鲁姆金研究所，列宁大街31号，莫斯科119071，俄罗斯
摘要
研究了厚度小于电子穿透范围（0.8-5 MeV）的目标物中的深度剂量分布。目标物越薄，剂量峰值越低，且剂量峰值向目标物前端表面的偏移越大。文中给出了通过使用辅助前后插件来实现指定剂量分布不均匀性（从±5%到±20%）的实例。提供了根据电子能量和指定的剂量不均匀性来确定最佳目标物厚度的图表，这些图表适用于辐射加工以及创新项目的可行性研究。
章节摘录
引言
已经开发出了多种电子加速器和束下设备用于辐射加工（Berejka等人，2014年；Chmielewski，2023年；Cleland等人，2002年；Ponomarev和Ershov，2020年；美国能源部，2015年）。这种多样性导致了辐射能量的不同应用，因为电子在穿透目标物之前会在不同的路径上损失能量（在加速器束流窗口箔、空气间隙、窗口冷却系统元件、目标物外壳等处）。
辐照源和剂量计
辐射源包括直流加速器ELV-4（电子能量E?为0.8至1.5 MeV），以及直线加速器LINS-03-330（E?为1.5至3 MeV）和U-003（E?为4至5 MeV），电流密度均为15 μA cm?2。在所有实验中，从加速器束流窗口（50 μm钛箔）到被辐照物体的距离为30 cm。当测量厚度小于R_max的目标物中的深度剂量曲线时，使用的辐照源是LINS-03-330直线加速器（E? = 1.5和2.5 MeV）。
结果
本研究中在E?为0.8至5 MeV的条件下测得的实验深度剂量曲线见补充材料，这些曲线用于计算目标物和辅助插片的厚度。在如此电子能量下，局部剂量与电子穿透材料深度的依赖关系（以g cm?2表示）具有相似的形态——在目标物内部观察到峰值，这是由于电子发生背散射所致。讨论
对厚度等于“有效穿透范围”R_u的样品进行辐照时，通常会得到约±20%或更高的剂量不均匀性。在计算深度剂量（DD）时，使用的是目标物前表面的剂量作为最小值。然而，对于许多任务，特别是那些与生产高强度产品相关的任务（Woods和Pikaev，1994年），需要较低的剂量不均匀性：从±5%到±20%。在这种情况下，适当的目标物厚度H应小于R_u。
结论
初级电子和次级电子在目标物中的散射对总吸收剂量和深度剂量曲线的形状都有决定性影响。通过使用辅助插件来控制目标物中的剂量不均匀性的方法显著提高了辐射加工的可预测性和质量。
图6和图10中提供的图表可以帮助确定接受辐照的目标物的最佳厚度。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢俄罗斯科学院物理化学与电化学研究所的物理化学研究方法集体使用中心提供的设备。
