تعیین افزایش دز ناشی‌ از نانوذرات اکسیدروی آلاییده‌ شده با گادولینیوم با فوتون‌های mv 6 توسط دزیمتر presage و شبیه‌سازی مونت‌کارلو

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نانوذرات اکسیدروی آلاییده شده با گادولینیوم بر فاکتور افزایش دز، توسط دزیمتر presage و شبیه‌سازی مونت‌کارلو می‌باشد. در ابتدا، دزیمتر presage ساخته شده و در مقابل یک اتاقک یونش کالیبره شد. سپس غلظت‌های مختلف از نانوذرات اکسیدروی آلاییده شده با گادولینیوم به ترکیب presage اضافه شد و در میدان‌های تابشی کوچک توسط فوتون‌های mv 6 تابش‌دهی شدند. دزیمترهای ساخته شده توسط اسپکتروفوتومتر قرائت شدند. هم‌چنین شرایط مطالعه، توسط کد مونت‌کارلوی mcnpx شبیه‌سازی شدند. با مقایسه نتایج در حضور و عدم حضور نانوذرات، فاکتور افزایش دز به‌دست آمد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که با استفاده از 125 ،500 و 1000 میکروگرم بر میلی‌لیتر از این نانوذرات می‌توان به‌ترتیب مقادیر 1.06، 1.10 و 1.12 از فاکتور افزایش دز را در میدان تابشی cm2 1 ×1، 1.07، 1.11 و 1.17 در میدان تابشی cm2 2 ×2 و مقادیر 1.09، 1.13 و 1.20 در میدان تابشی cm2 3 ×3 به‌دست آورد. نتایج اسپکتروفوتومتر نشان داد که استفاده از نانوذرات در غلظت‌های مطالعه شده به‌ترتیب مقادیر 1.42، 1.48 و 1.50 از فاکتور افزایش دز را در میدان تابشی cm2 1 ×1، مقادیر 1.46، 1.49 و 1.54 در میدان تابشی cm2 2 ×2، مقادیر 1.46، 1.52 و 1.58 در میدان تابشی cm2 3 ×3 سانتی‌مترمربع حاصل می‌شود. فاکتور افزایش دز با اندازه میدان افزایش می‌یابد. پدیده فوتوالکتریک برای فوتون‌های کم‌انرژی موجود در طیف پرتوی ایکس، پدیده تولید زوج و حتی پراکندگی کامپتون می‌توانند باعث ایجاد فاکتور افزایش دز در انرژی مگاولتاژ شوند.

Determination of dose enhancement factor of Zink Oxide nanoparticles doped with Gadolinium irradiated by 6MV photon beams using PRESAGE dosimeter and Monte Carlo simulation

The aim of this study is to evaluate the effects of ZnO nanoparticles (NPs) doped with Gd on dose enhancement factor (DEF) by using the PRESAGE dosimeter and Monte Carlo simulation. Initially, the water equivalent PRESAGE dosimeter was fabricated and calibrated against some dose levels. Then ZnO NPs doped with Gd were synthesized. At next step, various concentrations of the prepared nanoparticles were incorporated into the PRESAGE composition and irradiated in small radiation fields by 6 MV photons. The dosimeters were then readout by spectrophotometer. Then the mentioned processes were simulated by Monte Carlo code. By comparing the results in terms of the presence and lack of NPs, DEF was acquired. Simulation results showed that at mentioned condition, the DEF of about 1.06, 1.10, 1.12 for 1 ×1 cm2 field size, 1.07, 1.11, 1.17 for 2 ×2 cm2 and 1.09, 1.13 and 1.20 for 3 ×3 cm2 could be derived, respectively. Also spectrophotometer measurements showed that by incorporating 125, 500 and 1000 micro;g.ml1 ZnO NPs doped with Gd into PRESAGE structure the dose enhancement factor of about 1.42, 1.48, 1.50 for 1 ×1 cm2 field size, 1.46, 1.49, 1.54 for 2 ×2 cm2 and 1.46, 1.52 and 1.58 for 3 ×3 cm2 could be found, respectively. The results of this study showed that dose enhancement factor increases by increasing field size. Various reasons may cause the DEF for megavoltage photon beams such as photoelectric effect for low energy photon beams in continues Xray spectrum, pair production effect and even Compton scattering.