مطالعه‌ی میزان فراوانی هسته‌های سنگین تولید شده در کربن‌درمانی با استفاده از ابزار geant4

باریکه‌های یون کربن-12 در محدوده انرژی mev/u 450-100 دارای شرایط بسیار خوبی برای تومورهای مقاوم به تابش و واقع در عمق هستند. در انرژی‌های بیش از mev/u 400 تابش با افزایش عمق به طور چشم‌گیری تحت تاثیر فرایندهای تکه‌تکه شدن هسته‌ای قرار می‌گیرد. در این مطالعه با به‌کارگیری ابزار geant4 که سه مدل فیزیکی آبشار درون‌هسته‌ای دودویی (bic)، آبشار درون‌هسته‌ای لیژ (incl) و کوانتوم مولکولی دینامیکی‌ (qmd) برای ذرات سنگین تعریف شده است، با بررسی مدل qmd موجود در ابزار geant4، اثرات ذرات سنگین حاصل از تکه تکه شدن هسته‌ای با محاسبه بر روی میزان فراوانی هسته‌های تولید شده با عدد اتمی در بازه (ذرات h، he، li، be و b) در عمق‌های مختلف فانتوم آب در ناحیه‌ی قبل و بعد از قله‌ی براگ و توزیع زاویه‌ای این ذرات به وسیله ی این مدل‌ بررسی شده‌اند. نمودار فراوانی ذرات نشان می‌دهد که با افزایش عدد اتمی تولید ذرات کاهش می‌یابد. ذرات h و he بیش‌ترین فراوانی را دارند و دامنه‌ی آن‌ها بسیار بیش‌تر از دامنه‌ی یون‌های کربن اولیه است. هم‌چنین با توجه به نمودار توزیع زاویه‌ای، ذرات h و he توزیع بسیار گسترده‌تری را از خود نشان داده‌اند و بیش‌ترین دزرسانی را در ناحیه‌ی خارج از موضع درمان دارند. هم‌چنین با افزایش عدد اتمی توزیع زاویه‌ای کاهش می‌یابد.

studying the abundance of heavy nuclei produced in carbon therapy using geant4 toolkit

carbon-12 ion beams in the energy range of 100-450 mev/u have excellent conditions for radiation-resistant and deep-seated tumors. at energies above 400 mev/u, radiation is significantly affected by nuclear fragmentation processes of increasing depth. in this project, using the geant4 toolkit, three physical models of binary intranuclear cascade (bic), lige intranuclear cascade (incl), and quantum molecular dynamics (qmd) for heavy particles are defined in this toolkit. by examining the qmd model available in the geant4 toolkit, the effects of heavy particles because of fragmentation of the nucleus by calculating the abundance of nuclei produced with an atomic number in the range 5>z>1 (h, he, li, be and b particles) at different depths of the water phantom before and after the bragg peak and the angular distribution of these particles have been investigated by this model. the particle abundance graph shows that particle production decreases with an increasing atomic number. h and he particles are the most abundant and their range is much broader than the range of primary carbon ions. also, according to the angular distribution diagram, h and he particles have shown a much wider distribution. this is because they have the highest dose of deposition in the area outside the treatment field. also, with increasing atomic numbers, the angular distribution decreases.