فهرست مطالب

سنجش و ایمنی پرتو - سال هشتم شماره 6 (پیاپی 35، پاییز 1399)

نشریه سنجش و ایمنی پرتو
سال هشتم شماره 6 (پیاپی 35، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/12/14
  • تعداد عناوین: 8
|
  • پروین احمدی، مجتبی شمسایی زفرقندی*، علی اصغر شکری صفحات 1-10

    وقتی پرتوهای یونیزان وارد سلول زنده می شوند، با ماده سلولی تعامل می کنند و درنتیجه مقداری از انرژی خود را به آن منتقل می کنند. در این مطالعه، انتشار الکترون های اوژه و اثرات آن ها به عنوان آسیب به DNA به وسیله برخی از رادیونوکلییدها مانند 99mTc، 111In، 125I و 123I با استفاده از ابزار Geant4-DNA با مدل 1ZBB مورد بررسی قرار گرفت. مدل 1ZBB از کتابخانه بانک اطلاعات پروتئین انتخاب شده است. تعداد شکست های دورشته ای به عنوان تابعی از انرژی نشان داده شد. در این مطالعه نشان داده شده است که بیش ترین آسیب ها توسط الکترون های اوژه با انرژی های کم تر از یک کیلوالکترون ولت و مربوط به لایه M و Nمی باشد.

    کلیدواژگان: الکترون اوژه، شبیه سازی، شکست دورشته ای، شکست تک رشته ای، Geant4-DNA
  • شقایق شهرام، سیدفرهاد مسعودی*، شروین احمدی، اسماعیل بیات صفحات 11-18

    ساخت حفاظ های نوترونی با شکل هندسی خاص و با استفاده از روش های ماشین کاری، زمان بر و پرهزینه است. هم چنین در صورت بزرگ بودن حفاظ و یا نیاز به ساخت سریع، حفاظ های پلیمری رایج مانند پلی اتیلن حاوی بور، کاربری لازم را ندارند. در این پژوهش از پلیمر پلی متیل متاکریلات (‏PMMA‏)‎‏ به عنوان پایه ی پلیمری، پودر اسید بوریک به عنوان جاذب نوترون و پودر پلی اتیلن با چگالی بالا جهت افزایش میزان هیدروژن برای ساخت حفاظ کامپوزیتی به روش پلیمریزاسیون درجا استفاده شده است. درصد ترکیب بهینه مواد کامپوزیت با استفاده از شبیه سازی در کد MCNPX محاسبه شده و حفاظ های ساخته شده در چیدمانی شامل آشکارساز 3He و چشمه نوترون Am-Be مورد ارزیابی قرار گرفتند. بنابر نتایج به دست آمده، با استفاده از حفاظ کامپوزیتی شامل 67% پلی متیل متاکریلات، 28% اسیدبوریک و 5% پلی اتیلن چگالی بالا، شار نوترون حرارتی در حدود 80% نسبت به پلی اتیلن خالص کاهش می یابد. بنابراین نتایج به دست آمده کارایی مناسب این حفاظ کامپوزیتی را نشان داد.

    کلیدواژگان: حفاظ نوترونی، چشمه ی Am-Be241، پلی متیل متاکریلات، بوریک اسید، پلیمریزاسیون درجا، MCNPX2.6
  • امیر حسین محجوب، صدیقه سینا*، رضا فقیهی صفحات 19-26

    تعیین طیف اشعه ایکس در مراکز مختلف رادیولوژی به لحاظ کنترل کیفی دستگاه امری مهم است. به دلیل اثر هم پوشی و زمان مرگ، این عمل با روش های ساده و با قرار دادن آشکارساز در مقابل پرتوهای ایکس تیوب میسر نیست. بنابراین برای به دست آوردن طیف اشعه ی ایکس، می توان از روش های غیرمستقیم چون طیف نگاری پرتوهای کامپتون تحت زاویه 90 درجه استفاده کرد. طیف اصلی پرتو ایکس توسط ماتریس پاسخ، به ماتریس طیف کامپتون، به صورت یک دستگاه معادله مرتبط می شود. در این تحقیق به علت بدحالت بودن ماتریس ضرایب، از روش ریاضیاتی منظم سازی تجزیه مقادیر منفرد برش یافته ی اصلاح شده استفاده شد و طیف های اشعه ایکس بازیابی گردید و درنهایت دقت شکل طیف های به دست آمده را با طیف تیوری IPEM78 مقایسه شد. برای مقایسه ی میزان نزدیکی طیف بازیابی شده به طیف تیوری، از پارامتر خطای جذر میانگین مربعات برای طیف های بازیابی شده و از پارامتر درصد خطای نسبی برای لایه ی نیمه کننده ی اول طیف ها استفاده شد. طبق نتایج به دست آمده در این تحقیق روش غیرمستقیم کامپتون با دقت بسیار خوبی (کم تر از %5) قادر به بازیابی طیف اشعه ایکس می باشد و خطای این روش در به دست آوردن لایه ی نیمه کننده نیز کم تر از %2 به دست آمد.

    کلیدواژگان: بازیابی طیف، اثر هم پوشی، طیف نگاری کامپتون، روش مونت کارلو، معادلات بدحالت، روش منظم سازی MTSVD
  • پیمان رضاییان، سپیده شفیعی* صفحات 27-36

    در این تحقیق آسیب های جابه جایی ناشی از نوترون های سریع با انرژی 15/0 تا 10 مگاالکترون ولت در کربن و سیلیکون با استفاده از کد TRIM محاسبه شده است. در این محدوده انرژی برهم کنش غالب، پراکندگی کشسان می باشد. برای استفاده از این کد اطلاعاتی مانند انرژی هسته ی پس زده شده، زاویه پراکندگی و عمقی که در آن برهم کنش رخ داده، ضروری است. به دست آوردن انرژی و زاویه پراکندگی هسته های پس زده شده، مستلزم دراختیارداشتن بیناب هسته های پراکنده شده می باشد. بیناب هسته های پس پراکنده شده کربن و سیلیکون با استفاده از یک روش تحلیلی برای ارتباط دادن توابع توزیع آماری مختلف ولی مرتبط، محاسبه شد. مقایسه داده های به دست آمده با نتایج تجربی صحت بیناب های محاسبه شده را تایید می کند. محاسبات نشان می دهد که آسیب های جابه جایی ایجادشده در کربن کمتر از میزان آسیب های جابه جایی ایجادشده در سیلیکون می باشد که ناشی از آستانه انرژی جابه جایی بالاتر کربن می باشد.

    کلیدواژگان: آسیب جابه جایی، نوترون های سریع، کربن، سیلیکون، بیناب هسته پس زده شده، توزیع آماری
  • معصومه خبازی، شیوا شه شناس*، محمد غفوری صفحات 37-42

    در این مقاله نانوالیاف نیتریدبور (BN) برای جذب تابش نوترون های حرارتی با هدف دوخت روپوش های بیمارستانی تولید و آزمایش شد. نمونه ها با استفاده از روش الکتروریسی با درصد وزنی 7%، 10%، 12% و 15% برای نیتریدبور تهیه شده اند. نمونه ها با قرارگرفتن در برابر چشمه نوترون گرمایی با آشکارساز اینیدیوم تست شده و سطح مقطع کل در واحد جرم نمونه ها و ورقه کادمیوم در شرایط یکسان برای نوترون های گرمایی اندازه گیری شده و نتایج با یک دیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهند که افزایش نسبت بور در نمونه ها مستقیما بر کاهش نوترون عبوری تاثیرگذار بوده که نشان دهنده توزیع یکنواخت بور در نانوالیاف تولیدشده می باشد. هم چنین سطح مقطع کل در واحد جرم اندازه گیری شده نمونه ها در مقایسه با کادمیوم بسیار بالاتر می باشد. نمونه های تولید شده ساختار پارچه مانند دارند، قابلیت برش و دوخت داشته، سبک بوده و برای تولید روپوش های محافظ در برابر تابش نوترون کاملا مناسب هستند.

    کلیدواژگان: نانوالیاف، نیتریدبور، حفاظت در برابر تابش، نوترون گرمایی، الکتروریسی
  • توکل توحیدی*، شهریار رحمت الله پور صفحات 43-52

    در این کار، اثر تابش پرتو گاما روی خواص ترانزیستورهای اثر میدان نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFET) (براساس تغییر ولتاژ آستانه شان در اثر پرتودهی) بررسی شده است. ابتدا، اثر تابش گاما روی ترانزیستورهای PMOS تجاری موجود در بازار برای دزیمتری مطالعه گردید. نتایج نشان داد که پاسخ آشکارساز نسبت به دز دریافتی خطی نیست، بنابراین در ناحیه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. سپس، دیودهای MOS)به صورت اتصال (Al/n-Si/SiO2/Al به عنوان دزیمتر ساخته شدند. نمونه های ساخته شده در دزهای میلی گری تا کیلوگری تابش دهی و رفتار الکتریکی آن ها مورد بررسی قرار گرفتند. مشاهده شد که در بایاس مستقیم تغییرات جریان، کم اما در بایاس معکوس و در ولتاژهای کمتر از 20 ولت تغییرات جریان دیودها نسبت به دز دریافتی، زیاد و مقدار آن قابل اندازه گیری بود. هم چنین مشاهده گردید که حساسیت دیود یک عدد ثابت نیست و این ناشی از این مساله است که منحنی تغییرات دز نسبت به جریان خطی نمی باشد. از روی منحنی ها سه ناحیه نسبتا خطی به دست آمد و حساسیت ها نسبت به این سه ناحیه محاسبه گردید.

    کلیدواژگان: اکسیدهای فلزی، تابش گاما، دیودهای MOS، دزیمتر، حساسیت
  • نفیسه سالک، سارا وثوقی*، علی بهرامی سامانی صفحات 53-62

    یکی از مهم ترین و موثرترین رادیونوکلیدهای به کار رفته در درمان تومورها، سرطان مغز استخوان و روماتویید آرتریت، رادیونوکلید هلمیوم-166 است. استفاده از مولد درون تنی دیسپرسیوم-166/ هلمیوم-166 به منظور تحویل رادیونوکلید هلمیوم-166 به بافت هدف، باعث پرتوگیری حداقل بافت های غیرهدف و افزایش میزان دز جذبی بافت هدف در مقایسه با رادیوداروهای مشابه دیگر می شود. در این کار، محاسبات تولید مولد دیسپرسیوم-166/ هلمیوم-166 در راکتور تحقیقاتی تهران، از طریق حل هم زمان معادله های دیفرانسیلی زنجیره های واپاشی برای هدف های دیسپرسیوم طبیعی و غنی شده انجام گردیده و نتایج حاصل با مقادیر تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که سازگاری خوبی بین مقادیر اندازه گیری شده به صورت تجربی و نتایج حاصل از محاسبات تیوری وجود دارد. نتایج حاصل از این پژوهش برای تولید بهینه مولد رادیونوکلیدی 166Dy/166Ho به کار گرفته می شود.

    کلیدواژگان: رادیودارو، دیسپرسیوم-166، هلمیوم-166، مولد درون تنی، راکتور تحقیقاتی تهران
  • امیر پایانی، سیدمحمد متولی* صفحات 63-73

    سیستم برش نگاری گامای گسیلی یکی از متداول ترین سیستم های تصویربرداری پزشکی می باشد که در سال های اخیر جهت پایش یک پارچگی و تعیین عیوب سوخت هسته ای استفاده شده است. در این پژوهش، قابلیت سیستم برش نگاری گامای گسیلی جهت تصدیق فقدان جزیی مواد هسته ای در مجتمع های سوخت هسته ای تابش دیده مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور یک سیستم نوعی برش نگاری گامای گسیلی شبیه سازی شده است. این سیستم قادر است تصاویر سطح مقطعی از سوخت تابش دیده تولید کرده و با پردازش تصاویر مذکور، فقدان جزیی سوخت را مورد بررسی قرار دهد. لازم به ذکر است که در این شبیه سازی، اصلاح تضعیف پرتو گاما درنظرگرفته شده است. هم چنین با استفاده از الگوریتم توسعه داده شده، توانایی سیستم برش نگاری گامای گسیلی در محاسبه توزیع فعالیت نسبی میله های سوخت در یک مجتمع سوخت هسته ای مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: برش نگاری گامای گسیلی، سوخت تابش دیده، فقدان جزئی، توزیع فعالیت نسبی
|
  • Parvin Ahmadi, Mojtaba Shamsaei Zafae Ghandi*, Aliasghar Shokri Pages 1-10

    When an ionizing beam enters a living cell, it interacts with the cellular material, thereby transferring some of its energy to it. In this study, the propagation of Auger electrons and their effects as DNA damage by some radionuclides, were analyzed using the Geant4-DNA Toolkit with the 1ZBB model. The 1ZBB model is selected from the protein data bank library which simulates the location of atoms in the sequence of cellular chromosomes. The average number of DSBs is shown as a function of energy. In this study, it is shown that the most damage is caused by Auger electrons with energies of less than 1 keV which corresponds to Auger electrons in layers M, N.

    Keywords: Geant4-DNA, Double Strand Break, Single Strand Break, Auger electron, Simulation
  • Shaghayegh Shahram, Seyed Farhad Masoudi*, Shervin Ahmadi, Esmaeil Bayat Pages 11-18

    It is time-consuming and costly to build geometric shapes of neutron shields using machining techniques. In addition, in the case of large shields or the need for quick construction, common polymer shields such as boron-containing polyethylene are not efficient. In this study, Poly Methyl Methacrylate (PMMA) as a polymer base, boric acid powder as a neutron absorber and high-density polyethylene powder for increasing the amount of hydrogen have been using to build composite shielding by in situ polymerization method. The percentage of optimal composition of composite materials was calculated using simulation in the MCNPX code and the made shields in the layout including the 3He detector and the Am-Be neutron source were evaluated. By the results, the thermal neutron flux is decreased about 80% after composite shielding containing 67% PMMA, 28% Boric Acid and 5% High Density Polyethylene (HDPE) comparing with pure polyethylene shielding. The results showed a good performance of this composite shield.

    Keywords: Neutron shielding, Am-Be source, PMMA, Boric acid, In situ polymerization, MCNPX2
  • Amir Hossein Mahjoob, Sedigheh Sina*, Reza Faghihi Pages 19-26

    Determination of X-ray spectrum at various nuclear radiology centers is important in terms of device quality control. Due to the pile-up effect and dead time, this wonchr('39')t be possible by simple methods, and by placing the detector in front of the X-ray beams. Therefore, to obtain the X-ray spectrum, one can use indirect methods like spectroscopy Compton photons scattered at 90° angle. The primary spectrum is related to the Compton spectrum matrix by the response matrix in an equation system. As the coefficients matrix of this equation is ill-conditioned, MTSVD regularization mathematical method was used in this study for spectrum unfolding the X-ray spectra. Finally, the accuracy of the spectrometry was obtained by comparing the unfolded spectra with the IPEM78 theory spectrum. To compare the closeness of the unfolded spectra with the theory, the root-mean-square deviation was obtained, and the percentage error was used for comparison of the half value layer. According to the results obtained in this study, the indirect Compton method can unfold the X-ray spectrum by a good accuracy, i.e., less than 5%, and the relative error for obtaining the HVL, was found to be 2%.

    Keywords: Spectrum unfolding, pile-up Effect, Compton Spectroscopy, Monte Carlo Method, ill-condition Equations, MTSVD Regularization Method
  • Peiman Rezaeian, Sepideh Shafiei* Pages 27-36

    In this work, the damage produced in Carbon and Silicon by fast neutrons in the energy range of 0.15 to 10 MeV was calculated using TRIM code. In this range of energy, the dominant interaction is the elastic scattering. The information about recoil, nuclei energy, scattering angle and the depth in which the interaction was occurred is necessary to run TRIM code. For calculating the energy and scattering angle of recoil nuclei, the spectrum of scattered nuclei should be known. The spectrum of scattered Silicon and Carbon was calculated by using an analytical method to relate the statistical distributions to each other. Comparison of the calculated scattered spectrum with experimental one confirmed the validity of the calculation method. Calculations revealed that the damage produced in silicon is higher than the one produced in the Carbon. This is because the displacement energy threshold in Carbon is higher than the Silicon. So, using of Carbon in neutron exposure is recommended.

    Keywords: Damage, fast neutron, Silicon, Carbon, Recoil spectrum, Statistical distribution
  • Masumeh Khabbazi, Shiva Shahshenas*, Mohammad Ghafouri Pages 37-42

    In this paper, boron nitride (BN) nanofibers have been produced and tested to absorb thermal neutron radiation in order to use in hospital gown raw materials. Samples were prepared for boron with 7%, 10%, 12% and 15% weight percent using electrospinning method. The samples were tested by exposure to a thermal neutron source with an indium detector. The total mass cross-section of the samples as well as the cadmium sheet was measured under the same conditions for the thermal neutrons, and the results were compared. The outcomes show that increasing boron content in the samples directly reduces the passing neutrons, which indicates the effect of boron nitride content and uniform distribution of boron nitride particles in the produced nanofibers. Results also revealed that the total mass cross-section of the samples is much higher compared to cadmium. The produced samples are very light with a fabric-like structure which makes it perfectly suitable to produce neutron radiation shields.

    Keywords: Boron Nitride Nanofiber, Radiation Protection, Thermal Neutron, Electrospinning
  • Tavakkol Tohidi*, Shahryar Rahmatallahpur Pages 43-52

    In this work, the effect of the gamma radiation on the threshold voltage of metal oxide field effect transistor (MOSFET) was investigated. First, the purchased P typeMOS transistor was considered. Due to a nonlinear response to the administrated dose, the different regions were analyzed. Then we constructed an Al/n-Si/SiO2/Al MOS diode. These diodes were irradiated to mili to kilo Gray dose and their electrical behavior were investigated. In forward bias, the current variation was low but in reverse bias and lower than -20 volt, the current variation was large and measurable. A non-constant responsivity was obtained for diodes which is due to the non linearity of dose - current curve. Three different regions were chosen and the responsivity in these regions was obtained.

    Keywords: Metal oxides, Gamma irradiation, MOS diodes, Dosimeter, Responsivity
  • Nafise Salek, Sara Vosoughi*, Ali Bahrami Samani Pages 53-62

    Holmium-166 is one of the most effective radionuclides used for treatment of bone marrow cancer and rheumatoid arthritis. Using 166Dy/166Ho in vivo generator to deliver 166Ho to the target tissue causes the minimum exposure to the non-target tissues and increased absorbed dose rate in the target tissue compared to other similar radiopharmaceuticals. In this work, theoretical calculations of 166Dy/166Ho in vivo generator production in Tehran Research Reactor were performed through solving the decay chain differential equations simultaneously for natural and enriched dysprosium targets and the obtained results were compared with experimental values. The results showed that there is a good compatibility between the measured values and the results of the theoretical calculations. The outcomes of this study are used to produce 166Dy / 166Ho radionuclide generator.

    Keywords: Radiopharmaceutical, Dy-166, Ho-166, In vivo generator, Tehran Research Reactor
  • Amir Payani, S. Mohammad Motevalli* Pages 63-73

    The gamma emission tomography system is one of the most common medical imaging systems that have been used to monitor the integrity and defect of nuclear fuel in recent years. In this research, the capability of gamma emission tomography system for partial defect verification of irradiated fuel assemblies is investigated. For this reason, a typical gamma emission tomography system is simulated. This system is capable for obtaining cross-sectional images of the irradiated fuel assembly in the spent fuel pool and investigates the fuel partial defect by processing them. It is noted that the gamma attenuation correction is considered in this study. Also, the capability of gamma emission tomography system for calculating the relative activity distribution of fuel rods in a nuclear fuel assembly is investigated by a developed algorithm.

    Keywords: Gamma emission tomography, Irradiated fuel, Partial defect, Relative activity distribution.ribution