超高剂量/脉冲下 thimble 离子电容器的电荷收集效率
医学物理
2026-03-03 v2
摘要
背景：面向超高剂量/脉冲(UHDP)的商业离子电容器显示出非线性剂量响应，由于体积复合导致。已开发出用于描述电荷收集效率(CCE)的仿真模型，但仅聚焦于平行板电容器。本研究旨在测量和模拟 UHDP 下 thimble 电容器的 CCE 及极性效应。方法：我们在德国国家计量院(PTB)进行实验，研究了两个 PinPoint3D T31022(PP3D)和两个 PinPoint T31023(PP)电容器的响应。电容器使用剂量脉冲最高可达 9.3 Gy 的 UHDP 参考电子束进行照辐射。我们开发了一种能够模拟 1D 和 2D 几何构型的新型有限元代码。结果：thimble 电容器在 UHDP 照射下表现出显著的极性效应。当收集电荷的符号为负时，CCE 大于正符号时。极性效应的主要贡献可归因于极性依赖的电荷传输和复合。实验和模拟的 CCE（极性效应校正因子）分别在 PP3D 和 PP 电容器处分别为 1.4%（7.0%）和 1.6%（3.2%）内一致. 平行板和 thimble 电容器的 CCE 通过几何规则相互关联。结论：PP 电容器因其较小的外部半径而表现出更大的 CCE。该数值模型能够满意地再现这两种电容器的实际 CCE 和极性效应。在 UHDP 下，thimble 电容器应谨慎使用 due to its large polarity effect。
引用
@article{arxiv.2512.14525,
title = {Charge collection efficiency of thimble ionization chambers exposed to ultra-high dose per pulse},
author = {José Paz-Martín and Andreas Schüller and Marvin Apel and Araceli Gago-Arias and Juan Pardo-Montero and Faustino Gómez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14525},
year = {2026}
}