Обзор характеристик радиационных детекторов для дозиметрии и визуализации

Огромный прогресс в понимании анатомии, физиологии и патологии человека, достигнутый в последние десятилетия, привёл к постоянному совершенствованию методов профилактики, диагностики и лечения заболеваний. Многие из этих достижений стали возможны, по крайней мере частично, благодаря развитию детекторов ионизирующего излучения. Радиология претерпела трансформацию благодаря внедрению многосрезовой компьютерной томографии (КТ) и цифровых рентгеновских систем визуализации; плёнки на основе галогенида серебра теперь в значительной степени устарели для многих применений. Ядерная медицина получила преимущества благодаря более чувствительным, быстрым и обладающим более высоким пространственным разрешением детекторам, обеспечивающим постоянно улучшающееся качество изображений однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) и позитронно-эмиссионной томографии (PET). Системы ПЭТ/МРТ стали возможны благодаря разработке детекторов гамма-излучения, способных работать в условиях сильных магнитных полей. Эти огромные достижения в области визуализации обеспечили столь же впечатляющий прогресс в точности проведения лучевой терапии: 4D-компьютерная томография (4DCT), PET и магнитно-резонансная томография (MRI) регулярно используются при планировании лечения, а конусно-лучевая компьютерная томография обеспечивает онлайн-наведение по изображениям. Необходимость безопасного, точного и прецизионного проведения чрезвычайно сложных радиационных полей одновременно стимулировала развитие радиационных детекторов и способствовала использованию его результатов. Были разработаны детекторные системы для измерения электронных, модулированных по интенсивности и дуговых рентгеновских пучков, протонных и ионных пучков, а также излучения вокруг источников брахитерапии; в их основе лежит чрезвычайно широкий спектр технологий. Типы выполняемых измерений столь же разнообразны и включают ввод в эксплуатацию и контроль качества, эталонную дозиметрию, дозиметрию in vivo, а также индивидуальный и экологический мониторинг. В этой статье кратко представлены общие физические характеристики и свойства, обычно используемые для описания поведения и рабочих характеристик как дискретных, так и визуализирующих детекторов. Затем рассматриваются физические принципы работы калориметров; ионизационных и зарядовых детекторов; полупроводниковых, люминесцентных, сцинтилляционных и химических детекторов; а также радио- и радиографических плёнок, после чего обсуждаются их основные применения. Наконец, представлен общий дис...