بخشی از مقاله
چکیده
تعیین میزان عناصر کممقدار بدن کمک شایانی به تشخیص زود هنگام بسیاری از بیماریهای خاص میکند. یکی از روشهای دقیق و سریع تعیین عناصر یک نمونه، فعالسازی نوترونی است. با این وجود یکی از دغدغههای اصلی استفاده از این روش، دز ذخیره شده در بدن است. هدف از این مقاله برآورد میزان دز رسیده به بدن میباشد. برای این منظور ابتدا دز معادل موثر به دو روش متفاوت محاسبه شده و سپس دز موثر برآورد شده است. برای محاسبهی دز معادل، از تقریب معادل دز و دز معادل متوسط استفاده شده است . همچنین تطابق نتایج حاصل از این دو روش مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
امروزه تعیین مقدار ترکیبات بدن در تشخیص به موقع بیماریها از اهمیت زیادی برخوردار است . در این پژوهش اندازه گیری ترکیباتی مانند عناصر کم مقدار بدن مورد توجه قرار گرفته است . یکی از روش های دقیق اندازه گیری این عناصر، فعالسازی نوترونی در دستگاه BCA1 است. اولین مرحله در این روش پرتودهی نمونه است. سپس هسته های هدف نوترون فرودی را جذب کرده و به ایزوتوپ های پرتوزا تبدیل می شوند.
هسته برانگیخته با گسیل پرتوی گاما به حالت پایه می رود. انرژی این گاما یکی از مشخصات هر ایزوتوپ است . بنابراین آشکارسازی این گاما با یک انرژی خاص به معنای حضور ایزوتوپ موردنظر است. در نتیجه با توجه به انر ژی گاما و تعداد آن، نوع و مقدار ایزوتوپ مربوطه تشخیص داده میشود. . از آنجایی که در این روش پرتو با بافت زنده ی بدن برهم کنش میکند، موضوع آسیب ناشی از تابش به بدن اهمیت مییابد. کمیت های دزسنجی به منظور برآورد صحیح این آسیب ها معرفی می - شوند. کمیت پایهی دزسنجی دز جذبی است و بقیه ی کمیتها از روی این کمیت تعریف و محاسبه میشوند.
دز جذبی ،DT,R ، بهصورت متوسط انرژی ذخیره شده توسط پرتوی R در واحد جرم عضو T تعریف می شود. معادل دز که برای ا هداف این پژوهش کاربرد دارد بر حسب دز جذبی محاسبه می شود، به طوری که معادل دز در یک عضو به صورت مجموع حاصل ضرب ضرایب کیفیت Q برای پرتوی نوع R و دز جذبی ناشی از این پرتو در عضو T تعریف می شود. کمیت دیگری که تعریف می شود دز معادل ا ست.
مواد و روشها
در تعریف معا دل دز ضرایب کیفیت، در تشابه با ضرایب وزنی تابش در تعریف دز معادل، اثرات نوع پرتو را بیان میکنند. از این رو می توان معادل دز را به عنوان تقریبی از دز معادل در نظر گرفت. تفاوت این دو تعریف در محل در نظر گرفتن انرژی پرتو است. ضرایب کیفیت ، Q ، مربوط به انرژی پرتو در محل بافت هستند و ضرایب وزنی تابش، wR ، مربوط به انرژی پرتوی تابیده شده است . کد MCNPX میتواند اطلاعات انرژی در محل بافت را بدهد ولی نمی تواند با دقت تعیین کند که پر توی تابیده شده در بدو ورود به بدن چه انرژی ای داشته است . بنابراین محاسبهی معادل دز پیچیدگی کمتری خواهد داشت.
چشمهی استفاده شده در این روش تک انرژی نیست و طیف دارد. بنابراین نمیتوان به طور دقیق مشخص کرد که دز جذبی ایجاد شده در یک عضو دقیقا ناشی از کدام انرژی تابیده شده از چشمه است و یا انرژی این ذره در هنگام ورود به بدن چقدر بوده است . در نتیجه، نمیتوان ضرایب وزنی تابش را به درستی انتخاب کرد. برای رفع این مشکل می توان از یک wR متوسط برای همه ی پرتوهای تابیده شده استفاده کرد. در این مقاله با استفاده از ,&53 103، wR متوسط روی 120 بازهی مختلف انرژی تابشی محاسبه شده است.
در روشهای ذکر شده، برای محاسبهی دز موثر به مقدار دز جذبی در اعضای مختلف نیاز است. همچنین لازم است بدانیم چه کسری از دز جذبی ناشی از نوترون و چه کسری ناشی از گاما است . از این رو برای چشمه ی نوترون و گا ما دو برنامه ی جدا اجرا شده است. چون نمونهی هدف در داخل بدن است، گاماهای ثانویهای که در داخل بدن ایجاد می شوند برای اهداف فعالسازی نوترونی مناسب هستند . بنابراین باید به روشی سهم دز جذبی داخل و خارج فانتوم را جدا کرد. در کد MCNPX از کارت تالی های زیر برای انجام محاسبات استفاده شده است :
- 1 تالی - 1 و تالی های - 1 و - 1 برای محاسبه ی wR متوسط
- 2 تالی - 6 برای محاسبه ی دز جذبی
- 3 کارت PWT برای جداسازی سهم دز جذبی گاماهای ثانویه حاصل ، در داخل و بیرون از فانتوم در دانشگاه فردوسی مشهد در سال 2010 دستگاه فعالسازی نوترون به شکل 1 طراحی شده است.[3] در این دستگاه دو چشمه 241 Am-Be در بالا و دو چشمه در پایین فانتوم در فاصله 50 سانتیمتری از فانتوم قرار گرفته اند. دو جفت آشکارساز NaI - Tl - در دوطرف بیمار خارج از دهانه ی دو خط ساز قرار گرفته اند و گاماهای گسیلی از بیمار را آشکا ر می- کنند. فاصلهی چشمهها از اضلاع نزدیک همخط ساز که به موازات محور x و z هستند ، به تر تیب ، 20 cm و 18 cm است.
آشکارسازها توسط صفحاتی از جنس پارافین بور اندود به ضخامت 5 cm در مقابل نوترون های چشمه حفاظت می شوند. همچنین در بالا و پایین این آشکارساز ها دو صفحه ی سربی به ضخامت 5 cm برای حفاظت آشکارساز از گامای چشمه قرار دارد. برای افزایش یکنواختی شار رسیده به فانتوم در چهار طرف فانتوم صفحات کند کننده و منعکس کننده قرار داده می شود. کند کننده باید بین فانتوم و منعکس کننده قرار بگیرد تا نوترونهایی که از منعکسکننده به سمت فانتوم پراکنده می شوند، کند شوند . کند کننده از جنس پلی اتیلن و منعکس کننده از جنس گرافیت است.
