بررسی خواص محافظتی پرتو گاما ترکیبات شیشه‌ای بورو-تلوریت بیسموت با استفاده از ابزار شبیه‌سازی مونت‌کارلوییgeant4

در این پژوهش، ویژگی‌های محافظتی در برابر پرتو گاما ترکیبات شیشه ای‎ بورو-تلوریت ‎بیسموت [(teo2)0.7–(b2o3)0.3](1-x)– (bi2o3) (که در اینجا x برابر است با؛ 0.05، 0.10 0.15، 0.20، 0.25 و 0.3 کسر مولی) با استفاده از ابزار شبیه‌سازی مونت‌کارلویی جینت4 در محدوده 0/015 تا 15 مگا الکترون‌ولت بررسی می‌شود. در این بررسی، کمیت‌های مربوط به تضعیف فوتون مانند: ضریب تضعیف خطی( 𝜇m ، ضریب تضعیف جرمی ((𝜇l )، لایه یک‌دهم مقدار (tvl)، لایه نیم مقدار (hvl)، عدد اتمی موثر (zeff)، چگالی الکترونی موثر (neff)، سطح مقطع اتمی کل ، سطح مقطع الکترونیکی کل  و مسیر آزاد میانگین(mfp) و همچنین طیف ذرات ثانویه ایجاد شده در این ترکیبات به تفکیک نوع و انرژی آنها برای سطوح مختلف انرژی گامای فرودی نشان داده می‌شود. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی، مقادیر ضریب تضعیف جرمی محاسبه شده از جینت-4 با نتایج phy-x مقایسه شده که نشان می‌دهد توافق خوبی با یکدیگر دارند. توافق بین داده‌ها، نشان می‌دهد که ابزار جینت-4 یک روش خوب جهت بررسی ویژگی‌های حفاظ پرتوی گاما می‌باشد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می ‌دهد، با افزایش عنصر بیسموت در ترکیبات شیشه، خاصیت حفاظی آن نیز افزایش می ‌یابد و مقادیر کمیت ‌ها در حد مطلوبی قرار دارند که می ‌توان از این شیشه ‌ها به عنوان جایگزین شیشه‌های سربی (به دلیل سمیت سرب) در انرژی‌های پایین‌تر استفاده نمود.   

investigating the gamma ray protective properties of bismuth boro-tellurite glass compounds using geant4 monte carlo simulation tool

in this research, the protective properties against gamma rays of bismuth boro-tellurite glass compounds [(teo2)0.7–(b2o3)0.3](1-x)–(bi2o3)x (where x equals (0.05, 0.10, 0.15, 0.25, and 0.3 mole fraction) is investigated using the monte carlo simulation tool geant4 in the range of 0.015 to 15 mev. in this study, the quantities related to photon attenuation such as: linear attenuation coefficient (𝜇l), mass attenuation coefficient (𝜇m), one-tenth-value layer (tvl), half-value layer (hvl), effective atomic number (zeff), effective electron density (neff) ), the total atomic cross section (σa), the total electronic cross section (σe) and the mean free path (mfp) also, the spectrum of secondary particles created in these compounds is shown according to their type and energy for different levels of incident gamma energy. to validate the simulation results, the mass attenuation coefficient values ​​calculated from geant4 were compared with the phy-x results, which show that they are in good agreement with each other. the agreement between the data shows that the geant4 tool is a good method to check the properties of gamma ray shielding. the obtained results show that with the increase of the bismuth element in the composition of the glass, its protective property also increases and the quantity values ​​are at the optimal level that these glasses can be used as a substitute for lead glasses (due to the toxicity of lead) used in lower energies.