بررسی مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو از کامپوزیت های اپوکسی/دیسپروزیم برای محافظ اشعه ایکس و پرتو گاما در محدوده های انرژی پزشکی

مقدمه و اهداف: حفاظت در برابر پرتوهای یونیزان، برای کاهش اثرات مضر تابش بر بدن ضروری است. سرب به دلیل چگالی بالا به طور سنتی به عنوان ماده حفاظتی استفاده شده است، اما سمیت و محدودیت های فیزیکی آن باعث شده است که به دنبال جایگزین های ایمن تر باشیم. این مطالعه خواص تضعیف پرتو گاما و اشعه ایکس در کامپوزیت های پلیمری حاوی افزودنی های غیرسمی را بررسی می کند و عملکرد آن ها را در محدوده انرژی ۱۵ کیلوالکترون ولت تا ۱۰ مگاالکترون ولت ارزیابی می کند.مواد و روش ها: با استفاده از ابزار شبیه سازی Geant۴، کارایی حفاظتی کامپوزیت های پلیمری حاوی اکسید ایتریم، اکسید دیسپروزیم و دی اکسید زیرکونیوم در غلظت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نرخ تضعیف و خواص ترابرد پرتو گاما و اشعه ایکس در این کامپوزیت ها به صورت منسجم ارزیابی شد.یافته ها: نرخ تضعیف به طور یکنواخت با ضخامت کاهش می یابد، اما برای Epoxy-۵ به طور مداوم در بالاترین حد و برای Epoxy-۱ در پایین ترین حد باقی می ماند. در زیر ۰/۵ مگاالکترون ولت، عملکرد وابسته به عدد اتمی است (اثر فوتوالکتریک)، اما بالاتر از این انرژی، همه نمونه ها به دلیل غلبه پراکندگی کامپتون همگرا می شوند. در ۰/۶۶۲ مگاالکترون ولت، میانگین انرژی منتقل شده به الکترون های ثانویه از ۲۹۰ کیلوالکترون ولت فراتر می رود، مقداری که در همه کامپوزیت ها ثابت است و ثابت می کند که رسوب انرژی مستقل از ماده است.نتیجه گیری: ترکیب افزودنی با افزایش احتمال برهمکنش، به ویژه در زیر ۰/۵ مگاالکترون ولت، به طور قابل توجهی محافظت را افزایش می دهد. Epoxy-۵ برای تضعیف طیف گسترده برتر است، درحالی که Epoxy-۱ یک راه حل موثر و سبک برای محافظت از فوتون های پرانرژی است که در آن پراکندگی کامپتون مزیت پرکننده های با عدد اتمی بالا را به حداقل می رساند.

کلیدواژه ها:

پرتو گاما ، اپوکسی ، حفاظ ، کامپوزیت های پلیمری ، GEANT۴