بررسی تاثیر انرژی فوتون ها و اندازه ذرات میکرو و نانو در ضریب تضعیف حفاظ های کامپوزیتی بر پایه باریم و تنگستن با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو جهت استفاده در پزشکی هسته ای
An investigation of photon energies and micro-sized and nano-sized particles effect on attenuation coefficients of composites shield with Barium and Tungsten based by using MCNPX simulation for nuclear medicine applications.
مجریان: اصغر مصباحی
خلاصه روش اجرا: جهت طراحی حفاظ کامپوزیتی عاری از سرب برای فوتون هایی با انرژی در محدوده 100 تا 700 کیلو الکترون ولت از نرم افزار شبیه سازی Monte Carlo، کد MCNPX5 استفاده خواهد شد. ترکیبات مختلفی از نانو فلزات باریم و تنگستن که انرژی لبه K آنها که به ترتیب 37.4، 69.5 هستند، به عنوان وروردی شبیه سازی وارد نرم افزار خواهند شد. اطلاعات بدست آمده از شبیه سازی Monte Carlo، مشخص می کند که چه فلزاتی با چه ترکیب و درصدی می توانند بیشترین تاثیر را بر کاهش عبور پرتوهای ایکس از حفاظ داشته باشند. پس از شبیه سازی، بعضی از بهترین ترکیبات این دو فلز به دست می آید. در شبیه سازی، سعی شد تا حد المکان، ژئومتری نزدیک به واقعیت باشد. آشکارسازی فوتون های عبوری از حفاظ در نزدیکی حفاظ انجام می شود.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 59402 |
| عنوان فارسی طرح | بررسی تاثیر انرژی فوتون ها و اندازه ذرات میکرو و نانو در ضریب تضعیف حفاظ های کامپوزیتی بر پایه باریم و تنگستن با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو جهت استفاده در پزشکی هسته ای |
| عنوان لاتین طرح | An investigation of photon energies and micro-sized and nano-sized particles effect on attenuation coefficients of composites shield with Barium and Tungsten based by using MCNPX simulation for nuclear medicine applications. |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | ایمنی شغلی |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 6 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | یکی از راهکار¬های موجود جهت حفاظت پرتویی در مراکز تصویربرداری پزشکی استفاده از محافظ¬های آلیاژی عاری از سرب می باشد که می توانند پرسنل و بیماران را از پرتوهای یونیزان غیر ضروری محافظت کنند. مطالعات نشان دهنده لزوم استفاده از حفاظ های ترکیبی به جای حفاظ های سربی هستند. چرا که محافظ های آلیاژی سبک ، انعطاف پذیری، غیر سمی بوده و نیز به علت داشتن عناصر با عدد اتمی های مختلف و در نتیجه دارا بودن انرژی لبه Kهای مختلف، توانایی تضعیف پرتویی بهتری نسبت به سرب دارند. هدف از این طرح محاسبه ضریب تضعیف حفاظ¬های بر پایه نانو باریم و نانو تنگستن در بازه انرژی 100 تا 700 کیلو الکترون ولت با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو کد MCNP می باشد. ارجعیت استفاده از نانو ذرات به میکرو ذرات آنها، افزایش نسبت سطح به حجم بوده که باعث کاهش فضای مابین ذرات در محافظ سیلیکونی نانو باریم و تنگستن شده و امکان تضعیف پرتویی افزایش می یابد. هر یک از این نانو مواد میتوانند به عنوان مواد سازنده محافظ در روش¬های تشخیصی با شرایط اکسپوژر و انرژی¬های مختلف، جهت حفاظت از اندام های تحت میدان پرتویی استفاده شوند. لذا در این طرح پیشنهاد استفاده از ترکیبات جدید محافظ ها بنام کامپوزیت های نانو باریم و تنگستن مطرح شده است. با توجه به این که مطالعات زیادی در این زمینه نشده است اطلاعات بدست آمده از این شبیه سازی می تواند در انتخاب مواد مناسب جهت ساخت حفاظ های کامپوزیتی بر پایه نانو مفید باشد. در این طرح مواد کامپوزیتی با پایه سیلیکونی از جنس به ترتیب میکرو و نانو باریم و تنگستن در نرم افزار شبیه سازی می شود. چشمه فوتون تک انرژی از 100 تا 700 کیلو الکترون ولت با فواصل 50 کیلو الکترون ولت در نرم افزار تعریف می شود که انرژی مورد استفاده در تمامی روش های تشخیصی می باشند. سپس ابعاد ذرات با اندازه 25 و 50 نانو و 50 و 100 میکرو در شبیه سازی در نظر گرفته می شود. میزان کاهش دوز و ضرایب تضعیف جرمی برای هرکدام از حالت ها محاسبه خواهد شد. |
| اهداف اختصاصی |
ساخت حفاظ­های کامپوزیتی بر پایه سیلیکون شامل میکرو و نانو ذرات باریم و تنگستن |
| چکیده انگلیسی طرح | An investigation of photon energies and micro-sized and nano-sized particles effect on attenuation coefficients of composites shield with Barium and Tungsten based by using MCNPX simulation for nuclear medicine applications. |
| کلمات کلیدی | نانو ذرات: نانو ذرات به ذراتی اطلاق میشود که ابعاد آن در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد. نانوذرات علاوه بر نوع فلزی، عایقها و نیمه هادیها، نانو ذرات ترکیبی نظیر ساختارهای هسته لایه را نیز در بر میگیرند. باریم : از عناصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Ba، عدد اتمی 56 ، جرم اتمی نسبی ۱۳۷/۳۴، هفت ایزوتوپ پایدار دارد. چگالی نسبی ۳/۷۸، نقطه ذوب ۷۱۰ درجه سانتیگراد، نقطهی جوش ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد. فلزی است سفید رنگ با جلای نقرهای. از فلزات قلیایی خاکی (در گروه IIA و تناوب چهارم جای دارد)، دوظرفیتی و در طبیعت بیشتر به صورت باریت و بریات کربنات وجود دارد. تنگستن: یک عنصر شیمیایی است با علامت اختصاری W دارای عدد اتمی ۷۴می باشد. تنگستن فلزی است سخت و سنگین که دارای رنگ خاکستری روشن است. تنگستن دارای بالاترین درجه ذوب ۳۴۲۲ درجه سانتیگراد در بین عنصرها است. سیلیکون: سیلیکون ها پلیمرهایی مصنوعی هستند که عمدتا از ترکیب سیلیسیم، کربن، هیدروژن و اکسیژن بدست می آیند. پلیمرهای سیلیکون با فرمول کلیR2SiOn می باشند که R ممکن است متیل یا گروه فنیل باشد )بخش عمده پلیمر سیلیکون، دیمتیل سیلیکون میباشد.) کامپوزیت: به موادی گفته می شود که یک فاز زمینه (ماتریس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده است. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آنرا در محل نسبی خودش نگه می دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می گردد. به طور کلی تقویت کننده می تواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد MCNPX5: یک کد محاسباتی مونته کارلو است که توانایی ترابرد فوتون، الکترون و یا ترکیبی از این دو را دارد. |
| ذینفعان نتایج طرح | بیماران و پرسنل بخش پزشکی هسته ای |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| اصغر مصباحی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| رضا ملک زاده | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر تاثیر انرژی پرتوهای گاما و اندازه نانوذرات در حفاظ های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت و افزودن نانوذرات باعث افزایش کارایی گردید.متن خبر یکی از راهکارهای موجود جهت حفاظت پرتویی در مراکز تصویربرداری پزشکی استفاده از محافظهای آلیاژی عاری از سرب می باشد که می توانند پرسنل و بیماران را از پرتوهای یونیزان غیر ضروری محافظت کنند. محافظ های آلیاژی سبک ، انعطاف پذیری، غیر سمی بوده و نیز به علت داشتن عناصر با عدد اتمی های مختلف و در نتیجه دارا بودن انرژی لبه Kهای مختلف، توانایی تضعیف پرتویی بهتری نسبت به سرب دارند.
هدف از این طرح محاسبه ضریب تضعیف حفاظهای بر پایه نانو باریم و نانو تنگستن در بازه انرژی 100 تا 700 کیلو الکترون ولت با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو کد MCNP می باشد. لذا در این طرح پیشنهاد استفاده از ترکیبات جدید محافظ ها بنام کامپوزیت های نانو باریم و تنگستن مطرح شده است.نتایج نشان دادند که اندازه ذرات PbO و WO3 در محدوده 50-200 نانومتر بود. نتایج اندازه گیری نشان داد که ضرایب تضعیف خطی کامپوزیت ها با افزودن تمام ذرات نانو و میکرو مورد مطالعه افزایش یافته است. با این حال ، کامپوزیت های PbO در مقایسه با کامپوزیت های BaSO4 و WO3 دارای ویژگی های محافظتی قابل توجه تری هستند. |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر تاثیر انرژی پرتوهای گاما و اندازه نانوذرات درحفاظ های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت و افزودن نانوذرات باعث افزایش کارایی گردید.متن خبر یکی از راهکارهای موجود جهت حفاظت پرتویی در مراکز تصویربرداری پزشکی استفاده از محافظهای آلیاژی عاری از سرب می باشد که می توانند پرسنل و بیماران را از پرتوهای یونیزان غیر ضروری محافظت کنند. محافظ های آلیاژی سبک ، انعطاف پذیری، غیر سمی بوده و نیز به علت داشتن عناصر با عدد اتمی های مختلف و در نتیجه دارا بودن انرژی لبه Kهای مختلف، توانایی تضعیف پرتویی بهتری نسبت به سرب دارند.
هدف از این طرح محاسبه ضریب تضعیف حفاظهای بر پایه نانو باریم و نانو تنگستن در بازه انرژی 100 تا 700 کیلو الکترون ولت با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو کد MCNP می باشد. لذا در این طرح پیشنهاد استفاده از ترکیبات جدید محافظ ها بنام کامپوزیت های نانو باریم و تنگستن مطرح شده است.نتایج نشان دادند که اندازه ذرات PbO و WO3 در محدوده 50-200 نانومتر بود. نتایج اندازه گیری نشان داد که ضرایب تضعیف خطی کامپوزیت ها با افزودن تمام ذرات نانو و میکرو مورد مطالعه افزایش یافته است. با این حال ، کامپوزیت های PbO در مقایسه با کامپوزیت های BaSO4 و WO3 دارای ویژگی های محافظتی قابل توجه تری هستند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
