فهرست مطالب

  • سال ششم شماره 4 (پیاپی 24، تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید محمد ذبیحین پور، علی اصغر مولوی*، بهنام آزادگان صفحات 1-10
    با توجه به گسترش روزافزون استفاده از سیستم های تهویه بسته در ساختمان ها، خطر افزایش غلظت رادون در داخل ساختمان ها روز به روز در حال افزایش است. در این پژوهش با انتخاب دو اتاق بسته نمونه، با محاسبه ضریب انتشار رادون از سطوح مختلف، تراکم رادون را در حالتی که راه های تهویه طبیعی نیز کاملا بسته شده بود، اندازه گیری کرده و با نتایج تحلیلی مقایسه گردید. نتایج به دست آمده به روشنی تفاوت تراکم این گاز را در سطوح مختلف نشان می دهد؛ سپس با بازگذاشتن شکاف های معمول در ورودی این اتاق ها، میزان تهویه طبیعی ناشی از تفاوت دمایی بین اتاق بسته با فضای بیرونی را به دست آورده و با جایگذاری آن ها در معادلات تحلیلی، میزان تراکم رادون پس از تهویه محاسبه گردید. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی از تطابق بسیار خوبی برخوردار است و نقش مهم تهویه طبیعی به منظور کاهش تراکم رادون در محیط های سربسته حتی تا بیش از90% را نشان می دهد
    کلیدواژگان: رادون، تهویه طبیعی، آهنگ انتشار، روش تحلیلی، اندازه گیری تراکم
  • سید مرتضی اسمعیلی*، روح الله قادری صفحات 11-18
    در این پژوهش دز نشت کرده از سوله بازرسی کامیون، دز جذب شده توسط راننده کامیون و اپراتور و ضخامت بتن مورد نیاز برای دیواره های سوله بازرسی به وسیله کد MCNPX2.6 محاسبه شده است. قسمت تولید کننده تابش ایکس سامانه بازرسی کامیون شبیه سازی شده، شتاب دهنده LinatronMi6 می باشد و فقط قسمت انتهایی این شتاب دهنده (باریکه الکترونی برخورد کننده به آند، آند، فیلترها و موازی سازهای در مسیر فوتون تولید شده) شبیه سازی شده است. ابتدا جریان باریکه الکترونی بهینه با انرژی MeV 6 در LinatronMi6 به گونه ای محاسبه شده است که آهنگ دز در فاصله m 1 از شتاب دهنده،  8 باشد، سپس آهنگ دز جذب شده توسط راننده کامیون در سرعت های  0/2،  1،   2،  3،  4 محاسبه شده است همچنین برای محموله کامیون سه جنس هوا، آب و آهن در نظر گرفته شده است و در هر سه حالت مقدار دز جذب شده توسط راننده محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند هر چقدر سرعت کامیون کم تر باشد و محموله عدد اتمی و چگالی بالاتری داشته باشد، دز جذب شده توسط راننده بیش تر می شود. هنگامی که سرعت کامیون  0/2 است و جنس محموله از آهن است (بدترین حالت)، mm 3 استیل و mm 10/5 سرب برای حفاظ گذاری اتاق اپراتور کافی می باشد. در انتهای این تحقیق ضخامت بتن مورد نیاز برای دیواره های سوله بازرسی محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند cm 52 بتن در قسمت دروازه بازرسی و cm 40 در بقیه قسمت ها کافی است تا مقدار دز نشت کرده از دیواره سوله کمتر از  5/0 باشد.
    کلیدواژگان: سامانه بازرسی کانتینری، دز جذب شده توسط راننده کامیون، دزیمتری سامانه بازرسی کامیون، شبیه سازی MCNPX2، 6
  • سارا صدر زاده، مجتبی تاجیک* صفحات 19-28
    پروتون درمانی که شکلی رایج از پرتودرمانی خارجی است و مبتنی بر دست کاری قله براگ این پرتو می باشد، می تواند به وسیله تحویل سطوح بالایی از دز به تومور، درحالی که بافت های سالم اطراف را از تابش محفوظ نگه می دارد، آن را درمان کند. در این کار توزیع دز پروتون و ذرات ثانویه ای چون نوترون، فوتون، الکترون و پوزیترون در پروتون درمانی سرطان معده مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین منظور با به کارگیری باریکه تک انرژی پروتون، بازه انرژی مناسب جهت درمان تومور در بافت معده یک فانتوم مرد بزرگ سال MIRD-UF محاسبه شده و سپس با استفاده از نتایج دزیمتری به ساختن SOBP مربوط به روش ماتریسی پرداخته شده است. همچنین دز اولیه و ثانویه در 12 ارگان سالم اطراف مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان می دهد دز اولیه در ارگان های سالم نسبت به دز دریافتی تومور بسیار کوچک تر است. دز ثانویه گرچه اندک است اما میزان آن درون معده، طحال، لوزالمعده و کلیه چپ نسبت به سایر ارگان ها بیش تر به دست آمد. نتایج بررسی ها نشان می دهد، پروتون درمانی سرطان معده با تعیین میزان خطرات ناشی از دز ذرات ثانویه به ویژه دز معادل نوترون، می تواند یک پرتودرمانی تقریبا ایده آل را به نمایش بگذارد.
    کلیدواژگان: پروتون درمانی، قله براگ، سرطان معده، فانتومSOBP، MIRD-UF
  • سجاد شاه ملکی، فائزه رحمانی* صفحات 29-38
    در این پژوهش به ساخت بلورهای CsI(Tl) طی رشد به روش بریجمن با استفاده از آلاینده هایی نظیر Ca و Tm به منظور بررسی خواص سوسوزنی برای کاربرد به عنوان آشکاساز گاما پرداخته شده است. برای ارزیابی بلور های رشد داده شده، پراش ایکس، طیف لیان نوری، طیف گرمالیانی و نیز طیف های گامای ثبت شده توسط بلورها، بررسی شدند. همچنین پارامترهای سوسوزنی از جمله قدرت تفکیک انرژی، پاسخ سوسوزنی بهره نوری و پس تاب مورد مطالعه و اندازه گیری قرار گرفتند. خواص سوسوزنی بلور CsI(Tl) با آلاینده های مختلف نسبت به CsI(Tl) به عنوان نمونه استاندارد (ساخت شرکت Amcrys) مقایسه شدند. برای بلور CsI با آلاینده Tl، بهره نوری %97 ، قدرت تفکیک انرژی در انرژیkeV 662 برابر %11 و پاسخ سوسوزنی ns 1054 اندازه گیری شد. افزودن آلاینده های Ca و Tm به ساختار بلوری CsI(Tl) باعث کاهش مراکز به دام افتاده و همچنین ایجاد زیر تراز لیان نوری شده، از این رو باعث تغییر خواص سوسوزنی می شوند. افزودن آلاینده Tm2+ در ساختار شبکه ای CsI(Tl) منجر به افزایش بهره نوری به %103، قدرت تفکیک انرژی %7/9 و پاسخ سوسوزنی ns 1373 شده، در صورتی که این آلاینده پاسخ سوسوزنی را کندتر می کند و باعث ایجاد پس تاب کم تری نسبت به نمونه CsI(Tl) می شود. آلاینده Ca2+ در ساختار شبکه ای CsI(Tl) بر روی بهره نوری و قدرت تفکیک انرژی اثر نامطلوب دارد، در صورتی که پاسخ سوسوزنی را سریع تر کرده و باعث ایجاد پس تاب بیش تری نسبت به نمونه CsI(Tl) می شود. همچنین باعث کاهش بهره نوری به %98، قدرت تفکیک انرژی %12 برای انرژی keV 662 و پاسخ سوسوزنی ns 537 می شود.
    کلیدواژگان: یدید سزیم آلاییده، قدرت تفکیک انرژی، بهره نوری، زمان فروافت سوسوزنی، لیان نوری، گرمالیانی
  • محمد مهدوی*، معصومه حسین نژاد، سید ربیع مهدی مهدوی صفحات 39-48
    روش مونت کارلو روش دقیق برای شبیه سازی تجهیزات پرتودرمانی است. امروزه شتابدهنده های خطی به طور وسیعی در مراکز پرتودرمانی استفاده می شوند. در این مطالعه، مدل سازی مونت کارلو از شتابدهنده خطی زیمنس پریموس در انرژی MeV 6 استفاده شد. نتایج شبیه سازی با TLD در آب اعتبارسنجی شدند. اندازه میدان 10×10 سانتی متر مربع در نظر گرفته شد و نتایج حاصل از TLD با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه شد. شبیه سازی سر شتابدهنده زیمنس با فایل BEAMnrc و محاسبه دز با فایل dosxyznrc انجام پذیرفت. دز محاسبه شده تجربی و دز حاصل از شبیه سازی در انرژی MeV 6 و پهنای نیم ارتفاع برابر 35/0 توافق بسیار خوبی را با یکدیگر نشان می دهند. نتایج حاصل بسیار دقیق بوده و از این رو از این کد می توان با اطمینان بالابرای موارد شبیه سازی در پرتودرمانی استفاده نمود. بعد از اعتبارسنجی این کد، برای تایید عملکرد سیستم برش نگاری رایانه ای نوری ساخته شده در گروه فیزیک هسته ای دانشگاه مازندران از این کد استفاده شد. سیستم مورد نظر برای انجام اعمال ژل دزیمتری مستقل از شیوه های دیگر نظیر ام آر آی به کار می رود.
    کلیدواژگان: دزیمتری، شبیه سازی مونت کارلو، سیستم برش نگاری رایانه ای نوری، ژل دزیمتری، دز، شتابدهنده، کد EGSnrc
  • محمد مهدی سعادت یار، احمد پیروزمند* صفحات 49-63
    تصویربرداری و شناسایی مواد با عدد اتمی و چگالی بالا به ویژه مواد رادیواکتیو یکی از مسائلی است که در سال های اخیر مورد ارزیابی و توجه ویژه قرار گرفته و از آن جایی که روش های مرسوم و قدیمی تصویربرداری نیز دارای محدودیت هایی هستند، یافتن روش جایگزین برای این روش ها از اهمیت بالایی برخوردار است. میون های کی هانی با توجه به چشمه نامحدود، یکی از منابعی هستند که اخیرا برای تصویربرداری از اجسام سنگین مورد توجه قرار گرفته اند و عمده تلاش ها در این زمینه معطوف به افزایش دقت و کارایی سیستم های رادیوگرافی میون می باشد. در این بین استفاده از سوسوزن های پلاستیکی به صورت تاثیرگذاری باعث افزایش دقت و کاهش هزینه روش های رادیوگرافی میون شده و در دهه اخیر روش های مختلفی جهت استفاده از این سوسوزن ها برای رادیوگرافی با استفاده از میون ارائه شده است. از آن جایی که اساس کار سیستم های رادیوگرافی میون بر دقت مکانی آشکارساز میون استوار است، هر پژوهشی که بتواند دقت یک سیستم آشکارسازی میون را افزایش دهد، در نهایت به بهبود کیفیت رادیوگرافی میون منجر خواهد شد. در این پژوهش نیز با استفاده از یک پیکربندی خاص از سوسوزن های پلاستیکی و لامپ های تکثیرگر فوتون، دقت شناسایی مکان فرود میون بر روی صفحه آشکارساز بهینه شده است. پس از انجام شبیه سازی به وسیله کد Geant4 برای حالات مختلف مشخص گردید که دقت نهایی صفحات آشکارساز پیشنهادی حدود یک سانتی متر است و از نظر دقت آشکارسازی بهترین سوسوزن قابل استفاده برای سیستم، سوسوزن BC-408 می باشد. در میان چیدمان های بررسی شده لامپ های تکثیرگر فوتون نیز دقیق ترین پیکربندی مربوط به چیدمان مربعی با فواصل یکنواخت است. بهترین زاویه قرارگیری صفحات سوسوزن نسبت به سمت الراس نیز حدودا 10 درجه می باشد.
    کلیدواژگان: میون های کیهانی، آشکارساز میون، سوسوزن پلاستیکی، رادیوگرافی، پراکندگی چندگانه کولنی، کد Geant4
  • هدی علویان، حسین توکلی عنبران* صفحات 65-79
    هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر نوع آشکارساز در برآورد ضرایب انباشت پرتوهای گاما است. در این راستا، ضرایب انباشت شار پرتوهای گامای چشمه ی نقطه ای همسانگرد Co60 با انرژی متوسط MeV 253/1 در عبور از حفاظ های تیتانیوم، روی، تنگستن، و سرب با ضخامت های مختلف cm 5-1 توسط کد محاسباتی MCNPX مورد بررسی قرار گرفت. شار ذرات از طریق چهار نوع آشکارساز متداول برای اندازه گیری پرتوهای گاما در شبیه سازی برآورد شد: استوانه ی بدون ماده، شمارنده ی گایگر- مولر، سوسوزن سدیم یدید، و آشکارساز نقطه ای. با توجه به ضخامت زیاد مواد، از روش کاهش واریانس پنجره های وزنی در محاسبات استفاده شد تا علاوه بر کاهش زمان اجرای برنامه دقت نتایج را نیز افزایش دهد. در این پژوهش، وابستگی ضریب انباشت به عدد اتمی ماده، و نوع آشکارساز تعریف شده مورد تائید قرار گرفت و نتایج نشان داد در حالت های مختلف بررسی شده، مقادیر ضریب انباشت از 1 تا 4 متغیر است. با این حال، مسیر تغییرات ضرایب انباشت برای آشکارسازهای مختلف تقریبا یکسان بود. با توجه به این نتایج پیشنهاد می شود به منظور افزایش دقت شبیه سازی و کاهش زمان اجرای برنامه از آشکارساز نقطه ‏ای استفاده شود.
    کلیدواژگان: ضریب انباشت، حفاظ گذاری، اثر آشکارساز، کاهش واریانس، شبیه سازی مونت کارلو
|
  • Seyed Mohamaad Zabihinpour, Aliasghar Mowlavi*, Behnam Azadegan Pages 1-10
    Due to the increasing of closed ventilation systems used in buildings, the risk of indoor radon is increased day by day. In this study, we selected two sample rooms to calculate the radon emission coefficient from different levels, radon concentration measured when the natural ventilation was completely closed and compared with the analytical results. The results clearly show the difference in the amount of radon concentration at different levels; then, by overcoming the common gaps in the entrance of the rooms, the natural ventilation caused by the temperature difference between the room and the outside is obtained. By substituting them in the analytical equations, the radon concentration is calculated with ventilation. The calculated results are in good agreement with the experimental results and show the important role of natural ventilation to reduce indoor radon even to over 90%.
    Keywords: Radon concentration measurements, Natural ventilation, Emission tracks, Analytical methods
  • Sryyed Morteza Esmaeili*, Ruhollah Ghaderi Pages 11-18
    In this work, calculations of leaked dose from vehicle inspection area, the absorbed dose by driver and operator, and the required concrete thickness for shielding the inspection area are presented using the Monte Carlo code MCNPX2.6. The X-ray source of the present vehicle inspection system is a LinatronMi6 accelerator, end of which has only been simulated in this study (the electron beam colliding with the anode, anode, filters, and the paralyzers in the path of the generated photons). In this study, first the optimum electron beam current with the energy of 6 MeV in the LinatronMi6 is calculated in such a way that a dose rate of 8 Gy/min in 1 meter away from the accelerator is obtained. Then, the absorbed dose rate by driver is calculated in different vehicle speeds: 0.2m/s, 1m/s, 2m/s, 3m/s and 4m/s. Also, three different materials - air, water and iron for cargo have been considered and for each material, the absorbed dose by driver is calculated separately. Simulation results show that the absorbed dose by the driver for the lower speeds of vehicle and higher atomic numbers and densities of material is higher. Therefore, by assuming 2 m/s as the vehicle speed and iron as the cargo material (worst case scenario), the required lead and steal thickness for shielding the operator room is calculated to be 3mm steal and 10.5 mm lead. At the end of this study, the required thickness of concrete for the inspection area walls is calculated. According to the simulation results, 52 cm concrete in the entrance gate and 40 cm in other parts are sufficient to keep the leaked dose from the wall lower than 5μSv/h.
    Keywords: Container Inspection System, The dose absorbed by the truck driver, Dosimetry Inspection Truck System, Simulation MCNPX2.6
  • Sara Sdrzadeh, Mojtaba Tajik* Pages 19-28
    Proton therapy is a common form of external radiation therapy based on the manipulation of Bragg peak of this beam, it can treat the tumor by delivering high levels of doses to it, while protecting surrounding healthy tissues against radiation. In this work, the dose distribution of proton and secondary particles such as neutrons, photons, electrons and positrons in gastric cancer proton therapy have been studied. For this purpose, using a single-energy proton beam, the suitable energy range has been calculated for treating a tumor in the gastric tissue of a male adult male MRD-UF phantom. Then, the SOBP of the matrix method has been constructed using the dosimetry results. The primary and secondary doses were also examined in 12 surrounding healthy organs. The results show that the primary dose in healthy organs is much smaller than the dose received by the tumor. Although the secondary dose is small, but its amount in the stomach, spleen, pancreas and left kidney is higher than those in other organs. The results of the study show that the proton therapy of gastric cancer can represent an almost ideal radiation therapy by measuring the risk levels of secondary particle dose, in particular, the equivalent dose of neutrons.
    Keywords: Proton therapy, Bragg peak, Gastric cancer, MIRD-UF phantom, SOBP
  • Sajjad Shahmaleki, Faezeh Rahmani* Pages 29-38
    In this work, the growth of CsI(Tl) crystals as gamma detector was performed using vertical Bridgman method with Ca and Tm co-dopants. For evaluation of the growth crystals, X-Ray Diffraction (XRD), photoluminescence and thermoluminescence spectra as well as recorded gamma spectra were employed. In addition, the scintillation properties including energy resolution, scintillation decay time, absolute light yield, and afterglow were studied and measured. Scintillation properties of CsI(Tl) as the standard sample (Amcrys Company) and the fabricated detectors were compared. Based on the results, the light yield, energy resolutio, and decay time for CsI with Tl dopant for 661 keV are 97%, 11% and 1054 ns, respectively. The change in observed scintillation characteristics is due to creation of luminescence level and reduction of hole-trap centers by Tm, Ca codopant in CsI(Tl) structure. By Tm2+ codopant in CsI(Tl) structure, the light yield, energy resolution for 661 keV, and decay time are 103%, 9.7%, and 1373 ns, respectively. This crystal has smaller scintillation decay time and slower afterglow in comparison with CsI(Tl). Ca2+ codopant has undesirable effects on the light yield and energy resolution, while its scintillation decay time is faster and leads to higher afterglow than CsI:Tl. The light yield, energy resolution for 661 keV, and decay time are 98%, 12%, and 537 ns, correspondingly.
    Keywords: CsI with dopant, Energy Resolution, Light yield, Scintillation Decay time, Photoluminescence, Thermoluminescence
  • Mohammad Mahdavi*, Masomeh Hoseinnezhad, Seyyed Rabie Mahdi Mahdavi Pages 39-48
    Monte Carlo method is the most accurate method for simulation of radiation therapy equipment. The linear accelerators (linac) are currently the most widely used machines in radiation therapy centers. Monte Carlo modeling of the Siemens Primus linear accelerator in 6 MeV beams was used. Square field size of 10 × 10 cm2 produced by the jaws was compared with TLD. Head simulation of Siemens accelerator and dose calculation were performed with BEAMnrc and dosxyznrc respectively. The results of simulation were validated by measurements in water by TLD. At 6 MeV and 0.35 cm FWHM, the agreement between dose calculated by Monte Carlo modeling and direct measurement was obtained. The results were accurate and the EGSnrc simulation can be used for dosimetry. After validating this code, it was used to confirm the function of the optical computed tomography system built in the Nuclear Physics Department of the University of Mazandaran. The system used to perform the gel dosimetry independent of other methods such as MRI.
    Keywords: Dosimetry, Monte carlo simulation, Optical computed tomography system, Gel dosimetry, Dose, Accelerator, EGSnrc code
  • Mohammad Mehdi Saadatyar, Ahmad Pirouzmand* Pages 49-63
    Imaging and identifying materials with high atomic numbers and densities, especially radioactive materials, is one of the issues that have been especially considered in recent years. Due to some limitations in conventional and old imaging techniques, finding an alternative method is very important. The cosmic muons with an infinite source are one of the sources that have been recently studied for heavy objects imaging, and the major efforts in this field have focused on increasing the accuracy and efficiency of muon radiography systems. Use of plastic scintillator improves the accuracy and reduces the cost of muon radiography. In recent decades, different methods have been proposed for the use of these scintillators in development of muon radiography systems. Since the basis of the work of radiography systems is the spatial resolution of the detector, any study that can increase the accuracy of a muon detection system will ultimately improve the quality of muon radiography system. In this study, using a special configuration of plastic scintillators and photomultiplier tubes, the resolution of the muon location identification on the detector plate is optimized. The simulations performed by Geant4 code for different states, show that the final resolution of the detector plates is about 1 cm and, in terms of the resolution of detection, the best scintillator available for the proposed system is BC-408. In addition, among the examined photomultiplier tube layouts, the most accurate configuration is square alignment with uniform distances and the most suitable angle of positioning of the plates relative to the horizons is 10 degrees.
    Keywords: Cosmic muons, Muon detector, Plastic scintillator, Radiography, Multiple coulomb scattering, Geant4 Code
  • Hoda Alavian, Hossein Tavakoli, Anbaran* Pages 65-79
    This paper presents the study on the effect of detector type in estimating gamma rays buildup factor. In this regard, the flux buildup factors of gamma rays emitted by an isotropic point 60Co source in mean energy 1.253 MeV was evaluated after passing through the Pb, W, Zn, and Ti sample in thickness of 1-5 cm by MCNPX. Four common detector types in simulation of measurement was defined to estimate the gamma rays flux: an empty cylinder, Geiger-Muller counter, NaI(Tl) scintillator, and point detector. Due to the deep penetration condition, weight windows varience reduction technique is applied to achieve more accuracy and less computer run time simultaneously. The present work confirm the buildup factor dependence on atomic number of materials, and detector type. The results show that the value of buildup factors was varied from 1 to 4 in different states. However, the variation of buildup factors follow almost similar trend in different detector types. According to the results, applying point detector in simulation is suggested which lead to increased accuracy of simulation and decreased computer run time.
    Keywords: Buildup factor, Shielding, Detector type, Variance reduction, Monte Carlo simulation