بررسی تأثیر نوع آلیاژ آلومینیوم بکار رفته در دیواره اتاقک یونش چاهکدار مرتبط با هوای آزاد بر پاسخ اتاقک در انرژی پرتوهای گامای Cs137، Co57 و Am241

رئیس علی, غلامرضا; دهقانی مقدم, معصومه; حمیدی, سعید; غفوری, مصطفی; سلیمانیان, عبدالرضا; شاهور, ارژنگ; اربابی, کوروش

بررسی تأثیر نوع آلیاژ آلومینیوم بکار رفته در دیواره اتاقک یونش چاهکدار مرتبط با هوای آزاد بر پاسخ اتاقک در انرژی پرتوهای گامای Cs137، Co57 و Am241

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

غلامرضا رئیس علی ¹

معصومه دهقانی مقدم ²

سعید حمیدی ²

مصطفی غفوری ³

عبدالرضا سلیمانیان ³

ارژنگ شاهور ³

کوروش اربابی ³

¹ 1- پژوهشکده تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 498-31485، کرج-ایران 2- پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486-11365، تهران - ایران

² گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، صندوق پستی: 879-38156، اراک - ایران

³ پژوهشکده تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 498-31485، کرج-ایران

چکیده

اتاقک‌های یونش چاهکدار مرتبط با هوای آزاد در مراکز پرتو درمانی برای اندازه‌گیری شدت چشمه‌های براکی تراپی به کار می‌روند. در این کار پژوهشی با استفاده از کد مونت کارلوی MCNP-4C، اتاقک یونش چاهکدار مدل HDR-33004 شبیه‌سازی شده است. پاسخ اتاقک (جریان الکتریکی) شبیه‌سازی شده برای مکانهای مختلف چشمه در طول محور مرکزی اتاقک، رفتار مشابهی با نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌ داشت و مکان مرجع اندازه‌گیری در اتاقک شبیه‌سازی شده با مکان مرجع اندازه‌گیری شده در اتاقک مدل HDR 33004 یکسان بود. نتایج حاصل نشان داد که مقدار جریان حساب شده به ازای واحد شدت برای چشمه Cs¹³⁷ بستگی چندانی به نوع آلیاژ آلومینیوم به کار رفته در دیواره اتاقک ندارد، ولی برای چشمه‌های Co⁵⁷ و Am²⁴¹، نوع آلیاژ آلومینیوم دیواره اتاقک تأثیر قابل ملاحظه‌ای در پاسخ اتاقک دارد و وجود عناصری با عدد اتمی بالا مانند روی در آلیاژهای آلومینیوم بکار رفته در دیواره اتاقک، باعث افزایش در پاسخ اتاقک برای چشمه‌های Co⁵⁷ و Am²⁴¹ می‌شود. همچنین مشخص شد که برای آلیاژهای مشابه Al-7091 پاسخ‌های حساب شده آشکارساز و اندازه‌گیری شده برای چشمه‌های Cs¹³⁷، Co⁵⁷ و Am²⁴¹ در توافـق خوبـی با یکـدیـگرند که ایـن نشـان‌دهنـده بـکارگیـری آلیـاژهایـی مانند Al-7091 در سـاخت اتاقـک مـدل HDR-33004 می‌باشد. از نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان در طراحی اتاقک‌های یونش چاهکدار مرتبط با هوای آزاد برای چشمه‌های گامای کم انرژی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

اتاقک یونش چاهکدار

پاسخ انرژی

دیواره اتاقک

چشمه‌های گاما

شدت کرمای هوا

MCNP

عنوان مقاله English

Investigation on the Effect of Chamber Wall Aluminum Alloy on the Response of Free-Air Well-Type Ionization Chamber for 137CS, 57Co and 241Am Gamma Rays

نویسندگان English

G Raisali ¹

M Dehghani Moghadam ²

S Hamidi ²

M Ghafoori ³

A Solimanian ³

A Shahvar ³

K Arbabi ³

چکیده English

Free-air well-type ionization chambers are used in brachytherapy medical centers for measurement of brachytherapy source strengths. In this investigation, the HDR-33004 free-air well-type ionization chamber has been simulated using MCNP-4C computer code for several aluminum alloys as chamber wall material. The relative response (electric current) behavior of the simulated chamber for various source positions along the chamber central axis has been calculated and shows good agreement with measured values. We have also observed that the calculated and measured reference points are situated at the same positions. The results showed that the calculated electric current for unit source strength of ¹³⁷Cs does not depend on the chamber wall aluminum alloy type, but for ⁵⁷Co and ²⁴¹Am sources, a strong dependency on the type of aluminum alloy as chamber wall material is observed. The presence of high atomic number elements such as zinc in some aluminum alloys resulted in higher response of the chamber. It is also found that for similar Al-7091 alloys the calculated and measured responses for ¹³⁷Cs, ⁵⁷Co and ²⁴¹Am sources are in good agreement, showing that the alloy type of the chamber wall material would likely be an alloy similar to Al-7091. The results of this investigation can be applied for design of free-air well-type ionization chambers for low energy gamma sources.

کلیدواژه‌ها English

Well-type Ionization Chamber

Energy Response

Chamber Wall

Gamma Sources

Air-Kerma Strength

MCNP

1. International Atomic Energy Agency “Calibration of Photon and Beta Source Used in Brachytherapy,” IAEA– TECDOC– 1274, March (2002).

2. F.M. Khan, “The Physics of Radiation Therapy,” 3^rd edition, Lippincott Williams and Wilkins (2003).

3. Glenn F. Knoll, “Radiation Detection and Measurement,” 3^rd edition, John Wiley & Sons, Inc (1999).

4. N. Ahmad, Nasir M. Mirza, Sikander M. Mirza, T. Rashid, M. Tufail, Liaquate A. Khan, “Design and study of the characteristics of a three electrode experimental ionization chamber for gamma ray dosimetry of spent fuel,” Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A321403-409 (1992).

5. Sujatha Pai and Lawerence E. Reinstein, “Evaluation of a new seald reentrant well chamber for HDR and LDR brachytherapy calibration”, Med. Phys. 25, No. 5 (1998).

6. Anthon. K. Ho, Ph. D., Claudio H, Sibata, Ph. D., Cleber N. Desouza, M. Sc. Robert Castighone, B. Sc. and KYU. H. Shin, M. D., “Evalution of a well-type ionization chamber for calibration of HDR and LDR brachytherapy sources,” Medical Dosimetry, 20, No. 1, pp 31-34 (1995).
7. IR J Meiler, C H Sibata, A K Ho, C De Souza and KH Shin, “A well-type ionization chamber geometric correction factor,” Phys. Med. Biol, 41, pp 1141-1148 (1996).

8. L. Buerman, H. -M. Kramer, H. Schrader, H. -J. Selbach, “Activity determination of ¹⁹²Ir solid sources by ionization chamber measurement using calculated corrections for self-absorption,” Nuclear Instruments and Method in Physics Research A, 339, pp 369-376 (1994).

9. Briesmeister, J. F. Editor, “MCNP-4C, A General Monte Carlo N Particle Transport Code System Version 4C,” Los Alamos National Laboratory LA-13709-M (2000).

10. Instruction Manual, HDR Chamber Type 33004, [d432.131.0/1].

11.Austrian Research Center Seibersdorf, “Secondary Standard Ionization Chamber Type LS-01,” November(1984).

Cs¹³⁷

12.ع. سلیمانیان، آ. عالیپور، م. غفوری، ”سنجه‌‌بندی استاندارد چشمه‌های مورد استفاده در براکی‌تراپی، مجله علوم و فنون هسته‌ای،“ شماره 34، صفحات 56-53 (1384).

13.Mark J. Revard, Bert M. Coursey, Larry A. Dewerds Willian F. Hanson, M. Saiful Huq, Geoffrey S. Ibbott, Michael G. Mitch, Ravinder Nath, Jeffrey F. Williamson, “Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A Revised AAPM Protocol for Brachytherapy Dose Calculations,” Med. Phys. 31(3), March (2004).

14.Stephen M. Seltzer, Paul J. Lamperti, Robert Loevinger, Michael G. Mitch, James T. Weaver, and Bert M. Coursey, “New national air-kerma- strength standards for ¹²⁵I and ¹⁰³Pd brachytherapy seeds,” J. Res. Inst. Stand. Technol. 108. pp 337-358 (2003).

15.James E. Martin, “Physics for Radiation Protection,” John Wiley&Sons, Inc., New York (2000).

16.Michael G. Mitch. Brian E. Zimmerman, Paul J. Lamperti, Stephen M. Seltzer, and Bert M. Coursey, “Well-ionization chamber response relative to NIST air kerma strength standard for prostate brachytherapy seeds,” Med. Phys, 27(10), October (2000).

17. Arthur B. Chilton, J. Kenneth Shultis, Richard E. Faw, “Principles of Radiation Shielding,” Prentice- Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ 07632 (1984).

18.John P. Frick, Ph. D. (Editor), “Woldmans Enginering Alloys,” 8^th edition, ASM International, second printing, USA, Feb (1996).