دراسة عامل تراكم الجرعة لاشعة كاما في الماء والكرافايت ضمن مدى الطاقة (10 - 4) م. ا. ف == A Study of Gamma Ray Dose Buildup Factors in Water and Graphite, in the Energy Range (4 - 10) MeV
Author name:
حنان محمد جواد
Supervisor name:
ليث عبد العزيز العاني
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
Al-Nahrain University - College Of Science - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1736 - p.pdf
Abstract:
لقد اجريت دراسات عديدة لقياس عامل التراكم لاشعة كاما بانواعه المتعددة لما له من اهمية في قياس الجرع الناتجة من استخدام الاشعة الكهرومغناطيسية وفي تدريعها. في هذه الدراسة تم حساب عامل تراكم اشعة كاما لاثنين من مواد التدريع (الماء والكرافيت) ضمن مدى الطاقة (4 - 10) مليون الكترون فولط، ولغاية سمك 5 معدل مسار حر, لتحقيق هذه الدراسة تم كتابة وتنفيذ برنامج محاكاة باستخدام لغة Visual Basic language اصدار Gوتطبيقه اعتمادا على اسلوب محاكاة مونتي كارلو.الفكرة الاساسية للبرنامج تشمل وصف السلوك الحقيقي للاشعاع والتنبؤ بحركتة العشوائية خلال الوسط. يمكن استخدام هذا الاسلوب لمحاكاة المسالة التقليدية (الكلاسيكية) الناتجة عن سقوط الاشعاع على شريحة مسطحة تعمل كموهن لاشعة كاما. الشكل الهندسي للمصدر المشع الذي اعتمد في هذه الدراسة هو مصدر مستوى عمودي احادي الطاقة.في هذا البحث تم دراسة عامل تراكم الجرعة لاشعة كاما بوجود وعدم وجود تاثير انتاج الزوج ولنفس الطاقة. كما تم دراسة عدد من المتغيرات المتعلقة بتصميم البرنامج والمسماة متغيرات المحاكاة والتي تتضمن عدد اشعة كاما التي يمكن تتبعها وعدد تقسيم مدى الطاقة. تم دراسة اعتماد عامل التراكم على كل من طاقة الفوتون الساقط, عمق الاختراق والعدد الذري لمادة الدرع في حساب عامل تراكم اشعة كاما اظهرت النتائج ان عامل تراكم الجرعة لاشعة كاما يتناسب عكسيا مع زيادة الطاقة. ويمكن تبرير هذا السلوك بما يلي : عند زيادة الطاقة (ضمن مدى الطاقة المدروس) فان احتمالية استطارة كومبتن تتناقص، لان تاثير كومبتون يتناسب عكسيا مع زيادة طاقة. كذلك فان زيادة الطاقة تؤدي الى زيادة قدرة اختراق اشعة كاما في الوسط وهذا يؤدي الى انخفاض احتمالية الاستطارة بزوايا صغيرة وهذا ينعكس على حساب عامل تراكم الجرعة (حيث انة الاستطارة بزوايا صغيرة لها دور كبير في حساب عامل التراكم ). لكل من الكرافيت والماء، اظهرت النتائج الى ان القيم المحسوبة من عامل تراكم الجرعة لاشعة كاما عند عدم وجود تاثير انتاج الزوج اقل مقارنة عند وجود تاثير انتاج الزوج حيث تبقى مساهمة استطارة كومبتن هي الغالبة مقارنة مع تاثيرالفناء(تاثير انتاج الزوج) ضمن مدى الطاقة (4 - 10) مليون الكترون فولط .النتائج التي تم الحصول عليها بالنسبة للماء من برنامج محاكاة مونتي كارلو في هذه الدراسة كانت قريبة جدا الى بعض النتائج التجريبية المنشورة بالمقارنة مع نتائج محاكاة مونتي كارلو التي تم الحصول عليها من بعض الابحاث المنشورة. حيث تعتبر المقارنة مع النتائج التجريبية افضل وسيلة للحكم على النتائج المستحصلة نظريا. | Several studies have been conducted to measure different type of gamma ray buildup factor for its importance in measuring the dose resulting from Electromagnetic rays use and its shieldingIn this study gamma ray buildup factor for two shielding materials water (Zeff =7.42) and graphite (Z=6) within the energy range 4 - 10 MeV and up to 5 thickness mean free path has been studied. To achieve this study a simulation computer program has been written (Visual Basic language version G) and applied depending on Monte Carlo simulation method. The basic idea of the program includes real radiation behavior description and prediction of its random movement through the media. This method can be used to simulate a traditional problem (classic) resulting from the fall of the beam on the flat slide works as attenuator for gamma rays. The radioactive source geometry adopted in the study is mono energetic normal plane sourceIn this research the contribution of annihilation effect on the calculation of gamma ray dose buildup factor has been studied in the same energy and within the studied energy range. This study also examining a number of variables related to the program design called simulation variables like number of gamma scenarios, number of divisions for energy. This research is also including study the effect of energy for the incident photon, shield thickness, and atomic number for shielding material on the calculation of gamma ray buildup factor. The results indicated that the gamma ray dose buildup factor is inversely proportional with energy increase. This behavior means that when the energy within the studied energy range is increased, the probability of Compton effect decrease, since the Compton effect is inversely proportional with energy. Second, the penetrating ability for gamma radiation is also increase and this leads to an decrease in the probability of scattering with small angels and finally it is reflected on the calculation of dose buildup factor (the scattering with small angels plays a very important role in the calculation of buildup factor). For both graphite and water, although the results indicated that the calculated values of dose buildup for plane source when the contribution of pair production is ignored, less in comparison when the contribution of pair production is taken in consideration but the contribution of Compton effect is still more predominant than the effect of annihilation within the range of energy (4 - 10) MeV.The results obtained from the performed Monte Carlo simulation program in this study are very closer to the published experimental results (error = 10.4%) in comparison with Monte Carlo simulation results (error = 40.58%) obtained from some published researches. The comparison with experimental result is the best way to judge on the accuracy of the results obtains theoretically
