1 of 1

یک ذره باردار به هنگام حرکت در ماده به طور پیوسته انرژی از دست می¬دهد و سرانجام می¬ایستد. از آن¬جا که کار با این نوع ذرات دارای مضرات فراوانی ست لذا روشی که در آن بتوان بدون استفاده مستقیم از این گونه پرتوها به مطالعه روند اتلاف انرژی و برهمکنش آن¬ها در ماده پرداخت سودمند می¬باشد. یکی از این روش¬ها روش مونت کارلو و کد نویسی با Geant 4 می¬باشد. نتایج حاصله برای شبیه¬سازی عبور ذرات باردار به منظور بررسی اتلاف انرژی الکترون و پروتون و همچنین یون¬های کربن از بافت بدن انسان و همچنین آب نشان داد که ذرات باردار سنگین پس از تشکیل قله براگ، انرژی خود را به یکباره از دست می¬دهند. اما ذرات سبک الکترون پس از تشکیل قله با شیب به نسبت ملایم¬تری انرژی خود را از دست می¬دهند. قله تشکیل شده برای ذرات سنگین کربن 12 و پروتون به شدت تیز می¬باشد درمورد الکترون نیز گرچه در انرژی خیلی پایین(1 مگاالکترون ولت) قله نوک تیز می¬باشد اما در انرژی¬های بالا برای این ذرات شاهد قله¬ی به نسبت پهنی می¬باشیم. پروتون نسبت به کربن 12 مسیر طولانی-تری را می¬پیماید ولی میزان ماکزیمم اتلاف انرژی آن بدیل پیمودن مسیر طولانی¬تر، نسبت به کربن12، کمتر می¬باشد.

4. بحث و نتیجه گیری:

در پاسخ به هدف کلی تحقیق " بررسی اتلاف انرژی ذرات باردار سبک و سنگین در عبور فانتوم¬های مختلف و تعیین منحنی کاهش انرژی آن¬ها" می¬توان نتیجه گرفت که: اتلاف انرژی برای ذرات باردار سنگین کربن 12 و پروتون اتلاف انرژی با ورود به بافت با شیب مثبت رو به افزایشی پیش می¬رود. ذرات باردار سنگین پس از تشکیل قله براگ، انرژی خود را به یکباره از دست می¬دهند. اما ذرات سبک الکترون پس از تشکیل قله با شیب به نسبت ملایم¬تری انرژی خود را از دست می¬دهند. قله تشکیل شده برای ذرات سنگین کربن 12 و پروتون به شدت تیز می¬باشد درمورد الکترون نیز گرچه در انرژی خیلی پایین(1 مگاالکترون ولت) قله نوک تیز می¬باشد اما در انرژی¬های بالا به دلیل وجود پراکندگی برای این ذرات شاهد قله¬ی به نسبت پهنی می¬باشیم. از آنجا که اتلاف انرژی پروتون غالبا به¬واسطه برخوردهای الکترونی با طبیعت آماری رخ می¬دهد، قله¬های براگ باریکه¬های پروتونی پهنای معینی دارند.

مراجع:

1. Symonds RP, Foweraker K. Principal of chemotherapy and radiotherapy. Curr Obstet Gynaecol. 2006; 16(1): 106-108.

2. رضوی نژاد، مسلم. کتابچه ایمنی و سلامت شغلی، واحد رادیولوژی مركزآموزشي، پژوهشي و درماني طالقاني دفتر بهبود كيفيت و واحد بهداشت محيط،1391.(In Persian)

3. Knoll, Glenn F., Radiation Detectibn and Measurement,third edition, John Wiley & Sons, Inc.1999

4. Gifford, Kent A., Electron beams: physical principles and dosimetry, Department of radiation physics,UTM.D. Anderson cancer center, 2010.

5. Wilson RR. Radiological Use of Fast Protons. Radiology 1946; 47: 487-91. 9.American cancer Society. Breast Cancer Facts & Figure 2009-2010. (Accessed Feb 18, 2013 http://www.cancer.org/research/cancerfactsfig ure/breastcancerfactsfigure/braest-cancer-fact figures-2009-2010

6. Rychman JM. Using MCNPX to Calculate Primary and Secondary Dose in Proton Therapy [Thesis]. Georgia Institute of Technology, 2011.

7. http://en.wikipedia.org/wiki/Bragg_peak.

8. Kraft. G.” Tumor Therapy with Heavy Charged Particles”, Progress in Particle and Nuclear Physics 45 (2000) s 473- S 544.

9. نورپور، زهرا. بررسی ضریب افزایش دوز (DEF) در روش GdNCT براساس شبیه¬سازی مونت کارلو (کد Geant4). 1396. (In Persian)

Nowadays, ionizing rays are used in various sciences and activities, such as industry, power generation, chemistry, various branches of medical sciences, etc. It can be said that today physics has provided great services to diagnostic and therapeutic medicine so that ionizing radiation is widely used in the diagnosis of various diseases as well as their treatment [2].

​

مواد و روش‌ه

​

که روی معادله¬ی انتقال کار می¬کند. یکی از کاربردهای روش مونت کارلو همانند سازی است. بدین منظور، مدلی آماری همانند آن¬چه با واقعیت اتفاق می¬افتد، تشکیل شده، با کمک اعداد تصادفی و حرکت تصادفی پدیده مورد نظر چندین بار تکرار می¬گردد. راه حل به وسیله نمونه برداری تصادفی از روابط یا برهمکنش¬ها تعیین می¬گردد، بنابراین مکانیک اجرای این راه حل تکرار عملکرد به شمار می¬آید. در این روش پیکربندی یک سیستم فیزیکی، با حرکت تصادفی یکی یا تعدادی از ذرات تغییر می¬کند. حرکاتی که منجر به کاهش انرژی پتانیل کل دستگاه می¬شوند، مجازند. حرکات غیرمجاز نیز با یک فاکتور احتمالی مجاز می¬شوند. Geant4 از همین روش به منظور دستیابی به مسیر حرکت ذرات استفاده می¬کند. از این رو همانند سازی با روش مونت کارلو را می¬توان یک آزمایش نظری دانست، در همانند سازی ترابرد ذرات با این روش، تعداد زیادی ذره با توزیع¬های انرژی، مکانی و زاویه¬ای دلخواه از چشمه تابیده می¬شوند.ا

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

اشکال و جداول

​

​

​

​

​

نمودار1. نحوه اتلاف انرژی یون¬های سنگین کربن 12 با انرژی Mev 600 (50Mev/P) درون فانتوم بافتی به عمق 50mm درون آشکارساز مرکزی

​

​

​

​

​

​

نمودار3. نحوه اتلاف انرژی ذرات باردار پروتون با انرژی 10 مگا¬الکترون درون فانتوم بافت به عمق 20 میلی¬متر برای آشکارساز مرکزی

​

​

​

​

​

آشکارساز مرکزی، پروتون، 10 مگاالکترون ولت بر ذره، آب

​

جدول 1-

​

​

​

​

​

2-

​

​

​

​

​

عنوان مقاله:اتلاف انرژی الکترون، پروتون و کربن 12 هنگام عبور از فانتوم بافت و آب با استفاده از شبیه¬سازی مونت کارلو

​

علی اسدی قنبری ¹، روح الدین طرهانی نژاد²، ..... 

دانشکده علوم پایه دانشگاه: دانشگاه ازاد اسلامی واحد خرم اباد، ارشد فیزیک هسته ای

2- روح الدین طرهانی نژاد علوم پایه دانشگاه پیام نور واحد تهران شرق ارشد زیست شناسی

m-m….@......com

لوگوی دانشگاه یا موسسه خود را جایگزین کنند(بجز پیام‌نور)

PNUPHY2022

جدول4. نتایج حاصل از شبیه­سازی ذرات باردار پروتون درون فانتوم بافت به انرژی­های 10، 50، 100و 200 Mev/P، برای آشکار ساز مرکزی

​

با منبع پروتون

​