نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمدرضا علی پور ¹
• مهدی عشقی یارعزیز ²

¹ گروه فیزیک دانشگاه جامع امام حسین(ع)،تهران،ایران

² دانشگاه جامع امام حسین (ع)، گروه فیزیک

چکیده

در این پژوهش، استفاده از کامپوزیت‌های حاوی اکسید بیسموت با ناخالصی گادمیم، تیتانیم، ایتریوم، تنگستن، زیرکونیم و روی، به‌عنوان ماده حفاظی برای محافظت مؤثر پرداخته شده است.
در اینجا، ارزیابی محافظ‌های پرتوهای ایکس و گاما برای کامپوزیت‌های منتخب، با استفاده از ابزار شبیه‌سازی بر پایه روش مونت‌کارلو Geant4، در محدوده انرژی فوتون 15 کیلو‌الکترون‌ولت تا 15 مگا الکترون‌ولت پرداخته شده است.
برای بررسی عملکرد این کامپوزیت‌های منتخب، کمیت‌های مؤثر در تضعیف پرتو گاما مانند: ضریب تضعیف‌های (کل، خطی و جرمی)، مسافت آزاد میانگین، لایه‌های یک‌دهم‌مقدار و نیم‌مقدار، نسبت پراکندگی کامپتون به ضریب تضعیف کل محاسبه شده است. برای تأیید نتایج شبیه‌سازی، نتایج حاصل از شبیه‌سازی انجام شده با داده‌های مستخرج از پایگاه داده NIST-XCOM مقایسه می‌شود، که داده‌های مستخرج از پایگاه NIST-XCOM و نتایج شبیه‌سازی انجام گرفته توافق خوبی با یکدیگر دارند.
همچنین، درصد انحراف (RD) بین نتایج محاسبه‌شده در بیشتر موارد کمتر از 2 درصد مشاهده می‌شوند. ترکیب اکسید بیسموت حاوی گادمیم به‌دلیل عدد اتمی بالای بیسموت و گادمیم، جذب و تضعیف فوتون‌های پرانرژی را با کارایی بالاتری نسبت به سرب داشته و سمیت کمتری دارند.
حفاظ‌های ترکیب اکسید بیسموت با عنصر گادمیم می‌تواند به‌عنوان جاذب فوتون‌های پر‌انرژی برای مشاغل مختلف حوزه پرتو پزشکی مانند پزشکان، دندان‌پرشکان، کارکنان اتاق عمل وکارشناسان رادیولوژی استفاده شود و باعث افرایش سلامت و ایمنی کارکنان گردد.

کلیدواژه‌ها

• روش مونت‌کارلو
• ابزار شبیه‌سازی Geant4
• پرتو گاما
• نوترون
• کامپوزیت‌های بر پایه بیسموت

موضوعات

• کامپوزیت زمینه فلزی

عنوان مقاله [English]

Monte Carlo simulation and determination of gamma ray protection characteristics of composites containing Bismuth Oxide and elements of Gadolinium, Titanium, Tungsten, Zirconium, Zinc and Yttrium

نویسندگان [English]

• mohamadreza alipoor ¹
• Mahdi Eshghi ²

¹ Department t of Physics, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran

² Imam Hossein Comprehensive University

چکیده [English]

In this research, the use of composites based on bismuth oxide with impurities of Gadolinium, titanium, yttrium, tungsten, zirconium and zinc as a protective material for effective protection has been discussed.
In here, the evaluation of X-ray and gamma ray shielding for selected composites has been done using the simulation tool based on Monte Carlo method of Geant4, in the photon energy range of 15 keV to 15 MeV.
To investigate the performance of these selected composites, effective quantities in gamma ray attenuation such as: attenuation coefficients (total, linear and mass), mean free distance, one-tenth and half-value layers, the ratio of Compton scattering to the total attenuation coefficient have been calculated.
To verify the simulation results, the simulation results are compared with the data extracted from the NIST-XCOM database, and the data extracted from the NIST-XCOM database and the simulation results are in good agreement with each other. Also, the percentage deviation (RD) between the calculated results is less than 2% in most cases.
Due to the high atomic number of bismuth and Gadolinium, compound of bismuth oxide containing Gadolinium absorb and attenuate high-energy photons with higher efficiency than lead and are less toxic.
Bismuth oxide compound shields with Gadolinium element can be used as absorbers of high-energy photons for various jobs in the field of medical radiation, such as doctors, dental hygienists, operating room workers, and radiologists, and can improve the health and safety of workers.

کلیدواژه‌ها [English]

• Monte Carlo method
• Geant4 simulator
• Composite
• Composites based on bismuth