Elektron ve pozitronların farklı ortamlarda enerji kaybı ve doz hesaplamaları yapan paket program geliştirilmesi
Development of a package program for energy loss and dose calculations of electrons and positrons in different materials
- Tez No: 754132
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN GÜMÜŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, farklı ortamlarda elektron ve pozitronlar gibi hafif yüklü parçaçıkların taşımasını gerçekleştiren MEPSAR isimli bir paket program geliştirildi. MEPSAR ile farklı ortamlarda (element veya bileşik) geniş bir enerji aralığında ( 20 eV – 1 GeV) elektron ve pozitronların durdurma gücü, CSDA menzil, radyasyon verimi ve soğrulan doz gibi birçok parametrelerin hesaplamaları pratik bir şekilde gerçekleştirilebilir ve grafikleri de çizilebilmektedir. Hesaplamalar, programın kendi veritabanında bulunan 99 element ve 180 bileşik için yapılabilir. Ayrıca, element bileşimi ile yoğunluğu dikkate alarak, element bileşimi 14'e kadar olan, ve programın kendi veritabanında bulunmayan herhangi bir bileşik için de yapılabilmektedir. Paket programında, elektronların ve pozitronların çarpışma durdurma gücü hesaplamaları için Sugiyama tarafından önerilen etkin yük kavramı dikkate alındı. Yüksek enerjilerde, yoğunluk etkisi düzeltmesi (δ) için Fano'nun asimptotik formülü kullanıldı. Radyatif durma gücü için, Bhabha'nın çarpışma durdurma gücü ile radyatif durma gücü arasındaki orana dayalı analitik ifadesi kullanıldı. Menzil ve radyasyon verimi için, sürekli yavaşlanma yaklaşımı (CSDA) dikkate alındı. Menzil ve radyasyon verimi hesaplamaları için Simpson sayısal integral yöntemi kullanarak gerçekleştirildi. MEPSAR ile elde edilen sonuçlar, ESTAR ve PENELOPE sonuçları ile karşılaştırıldı. Hesaplanan ile referans sonuçlar, orta ve yüksek enerji aralığında iyi bir uyum içinde olduğu görüldü. Çalışmanın ikinci aşamasında, radyoterapide, radyasyon dozimetresi olarak kullanılan MAGIC, MAGAS, MAGAT ve PAGAT bazı polimer jellerin bazı radyolojik özellikleri araştırıldı. Bu amaç için, EGSnrc ve PENELOPE Monte Carlo simülasyan programları kullanıldı. Bahsi geçen simülasyon programları kullanarak elektron, pozitron ve fotonların ilgili polimer jellerdeki taşınması gerçekleştirildi. Burada, 10 keV-30 MeV enerji aralığında, ilgili polimer jellerin kütle azalma katsayıları, kütle durdurma gücü, CSDA menzil, etkileşme tesir kesitleri ve derinlik-doz dağılımı hesaplandı. Elde edilen sonuçlara göre, yumuşak dokunun toplam kütle azalma katsayısı, etkileşme tesir kesiti, toplam kütle durdurma gücü ve CSDA menzil sonuçları, 10 keV-30 MeV enerji aralığında, polimer jellerin sonuçlarına çok yakın (% 0.05 - 0.1 fark ile) bulundu. Ayrıca, 0.05-20 cm derinlik aralığında, 6 MeV'li elektron ve fotonlar için, yumuşak doku ve ilgili polimer jellerin derinlik-doz eğrileri arasındaki farkın yaklaşık %1 ve daha az olduğu bulundu. Dolayısıyla, ilgili tüm polimer jellerin yumuşak dokunun radyolojik eşdeğeri kabul edilebileceği sonuca varıldı.
Özet (Çeviri)
This study was consisted of two phases. In the first phase, a package program named MEPSAR for light-charged particles (electrons and positrons) transport in different target materials was developed. With MEPSAR, calculations of many parameters, such as stopping power, CSDA range, radiation yield and absorbed dose of electrons and positrons in a wide energy range (20 eV - 1 GeV) in different target materials (element or compound) can be performed practically and, the graphsof the results can be drawn. Calculations can be made for 99 elements and 180 compounds in the program's database. Further, taking into account the element composition and density, the calculations can also be made for any compound not in the program's database and have elemental composition up to 14. In the Package program, the effective charge concept proposed by Sugiyama was taken into account for the collision stopping power calculations of electrons and positrons. At high energies, Fano's asymptotic formula was used for density effect correction (δ). For radiative stopping power calculations, Bhabha's analytical expression based on the ratio between collision and radiative stopping power was used. For the range and radiation yield, the continuous slowing down approximation (CSDA) was taken into account. The integration of the range and radiation yield were performed using Simpson numerical integral method. The results obtained using MEPSAR were compared with those of ESTAR and PENELOPE. The calculated and reference results were in good agreement in the medium and high energy range. In the second phase of this study, some radiological properties of MAGIC, MAGAS, MAGAT and PAGAT polymer gel dosimeters for use in radiotherapy dosimetry have been investigated. For this purpose, EGSnrc and PENELOPE Monte Carlo modellings were selected and radiation transport have been achieved using electron and photon beams. Here, mass attenuation coefficients, mass stopping power, CSDA range, interaction cross sections (interaction probability) and depth-dose distribution of interested polymer gels over the 10 keV-30 MeV energy range were calculated and compared with each other and with soft tissue. The total mass attenuation coefficient, interaction probability, the total mass stopping power and CSDA range results of soft tissue was found to be very close (0.05-0.1% difference) to those of polymer gels over the 10 keV-30 MeV energy range. Furthermore, the difference between the depth-dose curves of soft tissue and interested polymer gels for 6 MeV electron and photon beams over the 0.05-20 cm depth range was found to be about 1% and less. Therefore, it was concluded that all related polymer gels can be considered as the radiological equivalent of soft tissue.
Benzer Tezler
- Design and beam dynamics studies for 5 GeV electron linac in CLIC positron source
CLIC pozitron kaynağındaki 5 GeV elektron doğrusal hızlandırıcısı için tasarım ve demet dinamiği çalışmaları
UMUT KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiAbant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK DENİZLİ
- Monte Carlo yöntemiyle düşük enerjili pozitronların madde ile etkileşiminin ve hedeflerde durdurulmasının incelenmesi
The examination of the low-energy positrons? interaction with matter and stopping on the targets with Monte Carlo method
AHMET ÇETİN
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiTrakya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL KOÇ
- LHeC'te e+p çarpıştırıcısının ve dedektörünün incelenmesi
Investigation of e+p collider and detector at LHeC
ERTAN ARIKAN
Doktora
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiNiğde ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSNÜ AKSAKAL
- A deep learning approach to proton background rejection for positron analysis with the AMS electromagnetic calorimeter
AMS elektromanyetik kalorimetresi ile pozitron analizi için proton arkaplan reddine bir derin öğrenme yaklaşımı
RAHEEM KARIM HASHMANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE AKBAŞ
Prof. Dr. MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ
- Rölativistik ağır iyon çarpışmaları sonucu parçacık üretimi
Particle pair production from relativistic heavy ion collisions
MELEK YILMAZ ŞENGÜL
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CEM GÜÇLÜ