فهرست مطالب

نشریه سنجش و ایمنی پرتو
سال نهم شماره 3 (پیاپی 38، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرزاد عیسی زاده، اکبر عبدی سرای* صفحات 1-8

    رادیوایزوتوپ ید-g120 با نیمه عمر 35/1 ساعت به دلیل گسیل پوزیترون در تصویربرداری PET استفاده می شود. در این مطالعه واکنش 120Te(p,n)120gI با استفاده از کدهای Geant4، SRIM و Talys جهت محاسبه ی برد پروتون، سطح مقطع و بهره ی تولید ید-g120 شبیه سازی شده است. مقدار برد پروتون در هدف تلوریوم-120 با استفاده از کدهای Geant4 و SRIM به ترتیب 59/725 و 68/731 میکرومتر در انرژی MeV 14 محاسبه شد. مقادیر سطح مقطع نیز با کدهای Geant4 و Talys در بازه ی انرژی 5/6 تا MeV 36 محاسبه و با مقادیر تجربی مقایسه گردید. مقدار ماکزیمم سطح مقطع با استفاده از کد Geant4 برابر 99/667 میلی بارن در انرژی MeV 14 و با کد Talys برابر با 83/537 میلی بارن در انرژی MeV 5/14 به دست آورده شده است. بهره ی تولید ید-g120 با استفاده از این کدها در انرژی MeV 14 به ترتیب 73/642 و MBqμA-1h-1 94/346 محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: ید-120g، شتاب دهنده، سطح مقطع، بهره ی تولید، کد مونت کارلوی Geant4
  • پیوند طاهرپرور*، زینب فردی صفحات 9-18

    براکی تراپی یکی از روش های موثر در درمان انواع تومورهای بدخیم موضعی می باشد. در این روش تعیین توزیع دز در اطراف چشمه های براکی تراپی قبل از استفاده بالینی در بدن بیمار از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق پارامترهای دزیمتری توصیه شده توسط کارگروه شماره 43 (TG-43U1) انجمن فیزیک پزشکی آمریکا (AAPM)، نظیر تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی چشمه براکی تراپی 103Pd، (Theragenics, Model 200) با استفاده از کد شبیه سازی مونت کارلو GATE محاسبه شد و با داده های به دست آمده از سایر پژوهش ها مقایسه گردید. حداکثر اختلاف میانگین در محاسبه تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی به ترتیب حدود %9 و %8 می باشد. از سوی دیگر، از آنجا که ضریب تضعیف چشمه های براکی تراپی در فانتوم آب با بافت های مختلف متفاوت است، تاثیر بافت های مختلف بر پارامتر تابع دز شعاعی چشمه براکی تراپی 103Pd با استفاده از کد GATE 8.2 مورد بررسی قرار گرفت. اختلاف نسبی تابع دز شعاعی در بافت چربی، ماهیچه، پستان و مغز در مقایسه با فانتوم آب در فاصله شعاعی 5 سانتی متر به ترتیب حدود %153، %30، %35 و %29 بود. مقایسه نتایج حاصل از این حالت ها با زمانی که از فانتوم آب برای محاسبات استفاده می شود، نشا ن دهنده تفاوت محسوس دز جذبی در برخی از بافت ها نسبت به فانتوم آب می باشد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که علی رغم میانگین انرژی پایین و تغییرات شدید دز با فاصله چشمه براکی تراپی 103Pd، پارامترهای دزیمتری را می توان با استفاده از کد GATE و انتخاب فهرست فیزیکی مناسب به خوبی مورد محاسبه قرار داد.

    کلیدواژگان: براکی تراپی، چشمه براکی تراپی 103Pd، پارامترهای دزیمتری، مونت کارلو، کد GATE
  • عالیه چمنی*، سید محمدمهدی ابطحی، محمد امیرحمزه تفرشی، میرمحمدرضا سیدحبشی صفحات 19-30

    در این تحقیق اثرات تخریب پروتون های پرانرژی تولید شده در دستگاه پلاسمای کانونی بر مورفولوژی سطحی و هم چنین پارامترهای ساختاری مس و مولیبدن مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های مس و مولیبدن که در فاصله 6 سانتی متری از سر آند قرار داده شده و در 20 تخلیه با یون های هیدروژن مورد تابش قرار گرفتند. نمونه ها قبل و بعد از تابش دهی با میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که تابش پروتون های پرانرژی بر سطح مولیبدن و مس باعث به وجود آمدن تاول، ترک و ذوب شدگی در سطح نمونه ها شده است. از آنالیز پراش اشعه ایکس برای بررسی تغییرات ایجاد شده در ساختار نمونه ها در اثر تابش پروتون های پرانرژی استفاده شد. ازکد لی به منظور مشخصه یابی باریکه یونی دستگاه پلاسمای کانونی استفاده شد. نتایج کد لی نشان می دهد که در هر تخلیه تعداد 1014× 9/7 یون از ستون پلاسما ساطع می شود. از کد SRIM برای محاسبه تخریب ایجاد شده در مولیبدن و مس و تراکم هیدروژن در عمق های مختلف مولیبدن و مس استفاده شد. براساس نتایج کد SRIM بیشینه مقدارجابه جایی بر اتم برای نمونه های مولیبدن و مس تابش دهی شده با یون های هیدروژن در عمق های 500 و 580 نانومتر به ترتیب برابر با 024/0 و 009/0 برآورد شد. بیشینه تراکم یون های هیدروژن در نمونه تابش داده شده مولیبدن و مس در عمق های 550، 750 نانومتر به ترتیب 5/0 و 11/0 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: آسیب تابشی، مولیبدن، مس، مورفولوژی سطح، تجزیه تحلیل های ساختاری، پلاسمای کانونی
  • احمد اسدی محمد آیادی*، مجتبی رحیمی، لیلا جباری کوپایی صفحات 31-38

    یکی از مهم‎ترین منابع پرتوزای طبیعی گاز رادن 222Rn است که با نیمه‎عمر 83/3 روز از واپاشی رادیوم 226Ra در زنجیره واپاشی اورانیوم 238U در پوسته زمین تولید می‎شود. بخشی از گاز رادن در آب‎های زیرزمینی حل می‎شود و از طریق آشامیدن آب و بخشی دیگر از طریق استنشاق گاز رادن موجود در هوا ، وارد بدن می‎گردد. از مهم‎ترین خطرات غلظت بالای رادن در بدن، می‎توان به سرطان ریه و معده اشاره نمود. در این تحقیق، غلظت رادن محلول در 44 نمونه آب زیرزمینی در محدوده گسل شهربابک با استفاده از آشکارساز RAD7 اندازه‎گیری و دز جذبی موثر سالیانه برای نوزادان، کودکان و بزرگسالان محاسبه شد و از آزمون آماری t تک نمونه‎ای برای تحلیل داده‎ها استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان دادند که غلظت گاز رادن در 54/29 درصد از نمونه‎ها بالاتر از 11 بکرل بر لیتر می‎باشد. هم چنین کمینه و بیشینه دز جذبی موثر سالیانه برای نوزادان به ترتیب 00/46±01/69 و 18/128±52/747، کودکان 05/22±08/33 و 46/61±77/357 و بزرگسالان 07/16±10/24 و 78/44±68/260 میکروسیورت بر سال به دست آمد. با توجه به نتایج، می‎توان گفت که در برخی از مناطق، پرتوگیری طبیعی افراد ناشی از گاز رادن از حد پیشنهادی تعیین شده بالاتر می‎باشد که از طریق اطلاع‎رسانی و آگاهی بخشی ساکنین این مناطق نسبت به خطرات گاز رادن، می‎توان دز جذبی موثر سالیانه را کاهش داد.

    کلیدواژگان: گاز رادن، دز جذبی موثر سالیانه، شهربابک، آب زیرزمینی، آشکارساز RAD7
  • محمود حیدری، خیرالله محمدی*، داریوش سرداری صفحات 39-48

    در این پژوهش نانوپودر لیتیم فلوراید با ناخالصی منیزیم و تیتانیم به روش هم رسوبی ساخته شد. سپس پودر ساخته شده به صورت قرص هایی با ابعاد mm3 9/0×2/3×2/3 پرس گردید و در دمای 750 درجه سانتی گراد به مدت 10 دقیقه تف جوشی شد. قله 5 در LiF:Mg,Ti به عنوان قله اصلی محسوب می شود و از 2 قله فرعی 5a و 5b که به ترتیب در دماهای کمتر و بیشتر از قله 5 بروز می کنند، تشکیل شده است. پیک 5a در LiF:Mg,Ti در اثر بازترکیب موضعی TC/LC حادث می گردد. در این حالت الکترون در اثر کسب انرژی کافی ناشی از حرارت، از دام الکترونی آزاد شده و با یک حفره که در مرکز لومینسانس مجاور در فاصله 5/3 نانومتر قرار گرفته، از طریق پدیده تونل زنی و بدون مهاجرت به نوار رسانش بازترکیب شده و سبب بروز این قله می گردد. در قرص های TLD استاندارد که از ذراتی با ابعاد میکرونی تشکیل شده اند، در روش خوانش استاندارد قله 5a یا بروز نمی کند و یا این که با شدت بسیارکمی ظاهر می گردد که به لحاظ دزیمتری فاقد اهمیت است. لذا در این تحقیق با استناد به مدل های توصیف کننده حفظ رفتار خطی نانوپودرهای ترمولومینسانس تا دزهای بالا و ارتباط آن با بازترکیب موضعی الکترون- حفره، اقدام به ساخت نانوذرات ترمولومینسانس به روش هم رسوبی در چندین مرحله و با ایجاد تغییراتی در غلظت مواد تشکیل دهنده، دمای محیط واکنش و حضور یا عدم حضور سورفکتانت و... جهت دست یابی به ذراتی در ابعاد نانویی و شکل هندسی مناسب نمودیم. نانوپودرهای حاصل تحت تابش دزهای متفاوت آلفا و گاما قرار گرفته و پس از آنالیز منحنی های ترمولومینسانس میزان افزایش شدت قله 5a نسبت به قله 5 که عامل اصلی در نانودزیمتری است، گزارش گردید. نانوپودرهای ترمولومینسانس LiF:Mg,Ti قادر به افزایش نسبت 5a/5 بودند، لذا می توان از آن ها به عنوان ابزاری بسیارمناسب، ارزان قیمت و کاربردی در جهت تخمین میزان انرژی واگذار شده توسط پرتوها در ابعاد نانویی بهره برد.

    کلیدواژگان: نانوذرات ترمولومینسانس، ساخت نانوپودر به روش هم رسوبی، روش خوانش استاندارد، نانودزیمتری، محاسبه 5a، 5
  • نوید عامل جامه دار*، محمدرضا شجاعی، حمزه حسین نژاد صفحات 49-57

    سرطان ریه یکی از شایع ترین انواع مختلف سرطان با نرخ مرگ ومیر بالا در میان مردان و زنان می باشد. این نوع از سرطان، با درگیرکردن عروق و غدد لنفاوی باعث گسترش توده سرطانی به صورت منطقه ای و متاستاز می شود. پرتودرمانی با استفاده از روش تله تراپی و به کارگیری شتاب دهنده خطی زیمنس یکی از موثرترین راهکارهای غیرتهاجمی موجود برای درمان تومور موجود در بافت ریه است. در تحقیق پیش روی، با استفاده از فن آماری مونت کارلو وکد ترابرد MCNPX2.6، محاسبات شبیه سازی فرآیند درمان با مدل سازی فانتوم ORNL زنانه شامل بافت تومور در جداره ریه ی راست و سرشتاب دهنده خطی LINAC و اعتبارسنجی در انرژی های 6 و 18 مگاولتاژ انجام شده است. با توجه به نتایج می توان گفت که برای کنترل ناهنجاری های ثانویه درحین و یا بعد از فرآیند درمان در بافت هدف و سایر ارگان های حیاتی، افزایش عمق و ولتاژ و کاهش زمان درمان، باعث کاهش دز دریافتی بافت های ناحیه بالینی از چشمه پرتو الکترونی خواهد شد.

    کلیدواژگان: سرطان ریه، رادیوتراپی، فانتوم ORNL، شتاب دهنده خطی، کد MCNPX 2.6
|
  • Farzad Isazadeh, Akbar Abdi Saray* Pages 1-8

    Iodine-g120 radioisotope with a half-life of 1.35 hours due to positron emission is used in PET imaging. This radioisotope is produced through various reactions. In this study, the 120Te(p,n)120gI reaction has been simulated using Geant4-toolkit, SRIM and Talys codes to calculate proton range, cross section and production yield of iodine-120g. The range of protons in the target of tellurium-120 was calculated using Geant4-toolkit and SRIM codes to be 725.59 and 731.68 micrometers at 14 MeV energy, respectively. The values of proton range, cross section and production yield are compared with experimental data. The cross-sectional values were calculated with Geant4-toolkit and Talys codes in the energy range of 6.5 to 36 MeV and compared with the experimental values. The maximum cross-section was obtained using Geant4-toolkit equal to 667.99 mbarn at 14 MeV and Talys code equal to 537.83 mbarn at 14.5 MeV. The yield of iodine-g120 production using these codes in energy of 14 MeV has been calculated as 642.73 and 346.94 MBqμA-1h-1, respectively.

    Keywords: Iodine-120g, Accelerator, Cross Section, Production Yield, Geant4-toolkit
  • Payvand Taherparvar*, Zeinab Fardi Pages 9-18

    Brachytherapy is one of the most effective methods in the treatment of local malignant tumors. In this study, dosimetric parameters of 103Pd brachytherapy source Theragenics model 200 was estimated according to TG-43U1 protocol using GATE 8.1 Monte Carlo code. At first, validation of the GATE simulation for the seed was performed by some criteria consist of radial dose function and 2D anisotropy function inside liquid water according to the AAPM TG-43U1 recommendations. The maximum average deviations were found to be about 9% and 8% for radial dose function and anisotropy function, respectively. On the other hand, since the attenuation coefficient of the sources in the water phantom is different from that of various tissues, the effects of the various tissues on the radial dose function parameter of the 103Pd brachytherapy source were investigated using GATE 8.1 code. The relative deviation values of the radial dose function in the adipose, muscle, breast, and brain tissue compared with water phantom in the radial distance of 5cm were about 153%, 30%, 35%, and 29%, respectively. There is a good agreement between the results of this work and other study in calculation of dosimetric parameters of brachytherapy 103Pd source base on the recommendations of TG-43U1 protocol. The results show that the dosimetric parameters of 103Pd brachytherapy source can be accurately calculated using the GATE code in spite of low energy of radiation and high variation in dose rate with increasing distance from the center of the source. On the other hand, the results of the dose calculation in different phantom could be used in the clinical treatment planning systems.

    Keywords: Brachytherapy, 103Pd brachytherapy source, Dosimetric parameters, Monte Carlo, GATE code
  • Alieh Chamani*, Seyed Mohammad Mahdi Abtahi, Mohammad Amir Hamzeh Tafreshi, Mir Mohammad Reza Seyedhabashi Pages 19-30

    The main features of damages that occurred on surface morphology as well as the structural parameters of Cu and Mo materials when irradiated to high-energy protons produced in the dense plasma focus device was investigated. The samples placed 6 cm from the anode head were irradiated in 20 shots with hydrogen ions. The samples examined with Scanning Electron Microscopy (SEM) before and after irradiation. SEM results showed that the radiation of high-energy protons on the surface of Mo and Cu has caused blisters, cracks, and melts on the surface of the specimens. X-ray diffraction analysis used to investigate changes in the structure of the specimens due to the radiation of high-energy protons. The Lee code was used to characterize the ionic beam of the plasma focus device. The results showed that 7.9 x 1014 ions are emitted from the plasma column in each shot. The SRIM code used to calculate the damage created in Mo and Cu, as well as the concentration of hydrogen at different depths of them. The results of SRIM revealed that the maximum of displacement per atom (DPA) for Mo and Cu samples irradiated with hydrogen ions at depths of 500 and 580 nm was estimated to be 0.024 and 0.009 dpa per shot, respectively. The maximum concentrations of hydrogen ions in the irradiated samples at depths of 550 nm, and 750 nm are 0.5%, and 0.11%, respectively.

    Keywords: Radiation damage, Molybdenum, Copper, Morphology surface, Structural analyses, Plasma focus device
  • Ahmad Asadi Mohammad Abadi*, Mojtaba Rahimi, Leila Jabbari Koopaei Pages 31-38

    One of the most important natural sources of radioactivity is 222Rn radon gas, which is produced deep in earth with a half-life of 3.83 days from the decay of 226Ra radium in the 238U uranium decay chain. Some of the radon gas dissolves in groundwater and enters the body through drinking water and the other part through the inhalation of radon gas in the air. One of the most important risk factors of high radon concentration in the body is lung and stomach cancer. In this study, the concentration of dissolved radon gas of 44 groundwater samples around of Shahre Babak fault was measured using RAD7 detector. Also, the annual effective absorbed dose was calculated for infants, children and adults. Data was analyzed by one sample t-test. The results showed that, the concentration of radon gas in 29.54% of the samples is higher than 11 Bq/l. Also, the minimum and maximum annual effective absorbed doses for infants, children and adults were 69.01±46.00 µSv/y and 747.52±128.18 µSv/y, 33.08±22.05 µSv/y and 357.77±61.46 µSv/y and 24.10±16.07 µSv/y and 260.68±44.78 µSv/y respectively. According to the results, it can be said that in some areas, natural radiation exposure is high due to the high concentration of radon. However, the annual effective absorbed dose can be reduced by informing the residents about the dangers of radon gas.

    Keywords: Radon gas, Annual effective absorbed dose, Shahre Babak, Groundwater, RAD7 detector
  • Mahmoud Heydari, Kheirollah Mohammadi*, Dariush Sardari Pages 39-48

    In this study, Lithium Fluoride nanopowder with Mangnesium and Titanium impurities has been synthesized by Co-precipitation method. The synthesized powder was then pressed into 3.2*3.2*0.9 mm3 pills and sintered at 750⁰c for 10 minutes.  The peak 5 in LiF: Mg, Ti is regarded as the main peak and includes sub-peaks 5a and 5b, which occur at the temperatures lower and higher than that of peak 5, respectively. Peak 5a in LiF;Mg,Ti occurs due to the localized recombination of trapping/luminescence center (TC/LC) , in which the electron is released from the electron trap by obtaining energy from heat and recombines through the tunneling phenomenon with a hole located in the adjacent luminescence center. Concerning the standard TLD chips, which are composed of micron-sized particles, the peak 5a either does not occur or appears with very low intensity, which is insignificant in terms of dosimetry. Thus, the present study focuses on synthesizing thermoluminescence nanoparticles by co-precipitation method in several stages by citing models based on the maintenance of linear behavior of thermoluminescence nanopowder up to high doses and its relationship with localized electron-hole recombination. In addition, by making changes in the concentration of ingredients, the temperature of the reaction medium and the presence or absence of surfactant were evaluated to achieve particles in nano dimensions with suitable geometric shapes. The resulting nanopowder was irradiated with different doses of alpha and gamma and consequently, the increasing rate of the intensity of peak 5a compared to peak 5, as the main factor in nanodosimetry was observed after analyzing the glow curves. Based on the results, the LiF: Mg, Ti thermoluminescence nanopowder could increase the 5a/5 ratio and can be used as a convenient, inexpensive, and practical tool to estimate the amount of energy deposited by the beams in nanoscale.

    Keywords: Thermoluminescence nanoparticles, Synthesis of nanopowders by co-precipitation method, Standard Read-out method, nanodosimetry
  • Navid Amel Jameh Dar*, Mohammad Reza Shojaei, Hamzeh Hoseinnezhad Pages 49-57

    Lung cancer is one of the most common types of cancer with a high mortality rate among men and women.  This type of cancer, by involving the arteries and lymph nodes, causes the cancerous mass to spread regionally and metastasize. Radiation therapy using teletherapy method and the use of Siemens linear accelerators is one of the most effective non-invasive treatments for lung tumors. In the present study, using Monte Carlo statistical technique and MCNPX2.6 transport code, simulation calculations of treatment process with female ORNL phantom modeling including tumor tissue in the right lung wall and LINAC linear accelerator and validation at 6 and 18MV energies were performed. According to the results, it can be concluded that to control secondary abnormalities during or after the treatment process in the target tissue and other vital organs, increasing the depth and voltage and reducing the treatment time will reduce the dose received by clinical tissues from the electron beam source.

    Keywords: Lung cancer, Radiotherapy, ORNL phantom, Linear accelerator, MCNPX2.6 code