نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

1 دانشگاه گرگان

2 گروه فیزیک هسته ای، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران

3 دانشگاه مازندران

10.24200/nst.2022.1127.1744

چکیده

: باریکه‌های یون کربن-12 در محدوده انرژی MeV/u 450-100 دارای شرایط بسیار خوبی برای تومورهای مقاوم به تابش و واقع در عمق هستند. در انرژی‌های بیش از MeV/u 400 تابش با افزایش عمق به‌ طور چشم‌گیری تحت تأثیر فرآیندهای تکه‌تکه شدن هسته‌ای قرار می‌گیرد.در این مطالعه با بکارگیری ابزار Geant4 که سه مدل فیزیکی آبشار درون‌هسته‌ای دودویی (BIC)، آبشار درون‌هسته‌ای لیژ (INCL) و کوانتوم مولکولی دینامیکی‌ (QMD) برای ذرات سنگین تعریف شده است، با بررسی مدل QMD موجود در ابزار Geant4، اثرات ذرات سنگین حاصل از تکه ‌تکه شدن هسته‌ای با محاسبه بر روی میزان فراوانی هسته‌های تولید شده با عدد اتمی در بازه 5>Z>1 (ذرات H، He، Li، Be و B) در عمق‌های مختلف فانتوم آب در ناحیه‌ی قبل و بعد از قله‌ی براگ و توزیع زاویه‌ای این ذرات به ‌وسیله‌ی این مدل‌ بررسی شده‌اند. نمودار فراوانی ذرات نشان می‌دهد که با افزایش عدد اتمی تولید ذرات کاهش می‌یابد. ذرات H و He بیشترین فراوانی را دارند و دامنه‌ی آن‌ها بسیار بیشتر از دامنه‌ی یون‌های کربن اولیه است. همچنین با توجه به نمودار توزیع زاویه‌ای، ذرات H و He توزیع بسیار گسترده‌تری را از خود نشان داده‌اند و بیشترین دزرسانی را در ناحیه‌ی خارج از موضع درمان دارند. همچنین با افزایش عدد اتمی توزیع زاویه‌ای کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Studying the abundance of heavy nuclei produced in carbon therapy using Geant4 toolkit

نویسندگان [English]

  • vahid zanganeh 1
  • S.Mohammad Motevalli 2
  • sepideh bagheri 3

1 golestan university

2 Department of Nuclear Physics, Faculty of Science, University of Mazandaran

3 mazandaran university

چکیده [English]

Carbon-12 ion beams in the energy range of 100-450 MeV/u have excellent conditions for radiation-resistant and deep seated tumors. At energies above 400 MeV/u, radiation is significantly affected by nuclear fragmentation processes with increasing depth. In this project, by using the Geant4 toolkit, three physical models of Binary Intranuclear Cascade (BIC), Lige Intranuclear Cascade (INCL) and Quantum Molecular Dynamics (QMD) for heavy particles are defined in this toolkit, by examining the QMD model available in Geant4 toolkit, the effects of heavy particles due to the fragmentation of the nucleus by calculating the abundance of nuclei produced with atomic number in the range 5>Z>1 (H, He, Li, Be and B particles) at different depths of the water phantom before and after the Bragg peak and the angular distribution of these particles have been investigated by this model.
The graph of particle abundance shows that the production of particles decreases with increasing atomic number. H and He particles are the most abundant and their range is much greater than the range of primary carbon ions. Also, according to the angular distribution diagram, H and He particles have shown a much wider distribution and have the highest dose deposition in the area outside the treatment field. Also, with increasing atomic number, the angular distribution decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ابزار Geant4
  • هادرون‌درمانی
  • هسته‌های سنگین
  • مدل QMD