شبیه سازی مونت کارلوی تخریب تابشی پلاستیک های CR- 39 در اثر فعالیت رادن و دختران آن در هوا

ماده پلاستیکی CR-39 با فرمول شیمیایی C10H18O7 علاوه بر کاربردهای مختلف علمی و تحقیقاتی، بهترین گزینه برای عدسی های پزشکی می باشد. رنگ CR-39 در اثر تابش لیزر و فوتون های پر انرژی تغییر می کند.
CR-39 به تابش های آلفا نیز بسیار حساس است. در اثر توقف ذرات آلفا ردپاهایی در آن ایجاد می شود. در طول مسیر هر ردپا جنس ماده CR-39 تغییر می کند و سطح آن مورد تخریب قرار می گیرد. هوا حاوی مقداری گاز رادن رادیو اکتیو است که خود آن و دخترانش به گسیل دهنده ذرات آلفا مشهورند. آلفای ناشی از واپاشی رادن و دختران، عملکرد پلاستیک های CR-39 را تحت تاثیر قرار می دهند و ردپاهای بجا مانده باعث تخریب آن می گردند. در این مقاله سعی می شود تا با استفاده از روش مونت کارلو، چگالی ردپاهای تخریبی و عمق تخریب ایجاد شده در پلاستیک های CR-39 در اثر فعالیت رادن و دختران آن شبیه سازی شود.
در این شبیه سازی به داده های توان ایستانندگی آلفا در هوا و CR-39 نیاز داریم که این داده ها از نرم افزار SRIM 2008 استخراج می شوند. رادن موجود در هوا که در حال حرکت است در یک نقطه تصادفی، بصورت تصادفی واپاشی می کند. در نتیجه ذرات آلفایی که به CR-39 می رسند دارای طیف انرژی گسترده ای می باشند. با این شبیه سازی طیف انرژی و زاویه ای ذرات آلفای فرود آمده بر CR-39 بدست آمده است. عمق نفوذ ذره آلفا در CR-39 بستگی به انرژی ذره فرود آمده دارد. با ارائه روشی جدید سعی شده است تا برد ذره آلفا در CR-39 بصورت تابعی از انرژی ذره آلفای فرودی استخراج شود. فعالیت دختران رادن با فعالیت رادن مساوی نیست. نسبت فعالیت دختران به فعالیت رادن (یا ضریب تعادلی) در حالت واقعی در نظر گرفته شده است.
ردپاهای ایجاد شده، زاویه های مختلفی دارند ولی در ردپاهای با زاویه 30 درجه بیشترین فراوانی بچشم می خورد. عمق تخریب ایجاد شده در اثر فعالیت روزانه رادن در حدود μm 35 مشاهده می شود. در عمق μm 25-15 که چگالی ردپاهای تخریبی افت و خیز کمتری دارد، هر ردپایی در اثر فعالیت روزانه رادن، معادل غلظت Bq/m3 100 رادن خواهد بود. چگالی ردپاهای تخریبی در این شبیه سازی برابر (Track/cm2)/(Bq.d/m3) 142/0 است که منطبق بر نتایج آزمایشی است که توسط and et al Lopez ارائه شده است.
تخریب های ایجاد شده در اثر فعالیت رادن و دختران آن بتدریج باعث کدر شدن عدسی، ازبین رفتن وضوح تصویر، تغییر ضریب شکست عدسی و در نتیجه پراکندگی نور لیزر در کاربردهای پزشکی پلاستیک های CR-39 می شود.