سنجش و ایمنی پرتو
سال:1399 | دوره:8 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

در این پژوهش برای اولین بار خواص نوری نقاط کوانتومیCdS با غلظت های مختلف تحت تابش پرتوهای گامای کبالت-60 مورد بررسی قرار گرفت. نقاط کوانتومی CdS به روشی سریع، ساده و محلول در آب با استفاده از تابش ریزموج خانگی سنتز شدند. نقاط کوانتومی با سه غلظت مختلف mg/cc 4/0، 2 و 20 در بازه دزkGy 20-0 در معرض چشمه گاما قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با افزایش غلظت نقاط کوانتومی CdS، حساسیت ماده نسبت به تابش کم و آسیب نوری نقاط کوانتومی کاهش می یابد. به طوری که برای کمترین مقدار غلظ در دزkGy 20 ماده کاملاً نورتابی خود را از دست داد و شدت فوتولومینسانس صفر گردید، در حالی که برای بیشترین غلظت در دزkGy 20 ماده نورتابی قابل توجهی داشت. شدت فوتولومینسانس نقاط کوانتومی برای غلظت های mg/cc 4/0 و 2 با افزایش دز تا kGy 1، افزایش یافت. با تحلیل طیف های نوری مشخص شد که تابش گاما فقط باعث رشد نقاط کوانتومی می شود. با توجه به سنجش دز مورد نظر می توان از غلظت مناسب برای این روش دزیمتری جدید استفاده کرد.

استفاده از آشکارسازهای سوسوزن پلاستیک با ابعاد بزرگ به دلیل مزیت های فنی و اقتصادی، در حوزه های مختلف صنعت، پزشکی و امنیت روز به روز در حال گسترش می باشد. با این وجود و با وجود توسعه استفاده از این سوسوزن ها در سیستم های کنترل نفر و خودرو در گمرکات داخل کشور، مباحث دانشی خاصی در این خصوص صورت نگرفته است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار GEANT4/GATE، با ترابرد فوتون های اپتیکی ناشی از اندرکنش تابش گاما با ماده سوسوزن، طیف شبیه سازی مشابه با طیف تجربی در 6 سوسوزن پلاستیک مکعب مستطیلی بزرگ با ابعاد متفاوت بدون پوشش بازتابنده استخراج شده است. نتایج نشان داده است که، موقعیت لبه کامپتون نسبت به بیشینه موضعی و میزان بهره نور جمع آوری شده در محل PMT واقع در وجه (Width×Thickness)، در طیف پیوستار کامپتون کاملاً با حجم هندسی سوسوزن ارتباط دارد. بعد پهنا (Width) تأثیرگذارترین پارامتر در این خصوص است. نتایج مطالعات انجام شده نشان داده است که، کاهش پهنای سوسوزن باعث افزایش قدرت تفکیک انرژی و بهره جمع آوری نور در سوسوزن شده است. در پایان نتایج حاصل از شبیه سازی با تطبیق طیف شبیه سازی با طیف تجربی مورد تایید واقع شده است.

پرتودرمانی خارجی به عنوان بخشی از درمان بسیاری از سرطانها میباشد. با توجه به اینکه امکان اندازهگیری دز جذبی در حین پرتودهی در بدن بیمار وجود ندارد، همواره بررسی صحت و دقت الگوریتمهای درمانی از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف از این پژوهش بررسی صحت محاسبات طراحی درمان مبتنی بر الگوریتم پیچش مخروط های فروریخته Collapsed Cone Convolution (CCC) در بافت ریه میباشد. در این پژوهش میزان بار تولید شده در حجم حساس اتاقک یونش PTW-30013 در حالی که اتاقک در فانتوم آب و ماده معادل ریه قرار داشته باشد و تحت تابش فوتون MV 6 شتابدهنده Primus قرار گیرد با استفاده از کد MCNP محاسبه و در هر دو حالت نیز اندازهگیری شد و به این ترتیب صحت محاسبات تأیید گردید. در ادامه میزان دز جذبی در فانتوم ماده معادل ریه به ازای MU 200 پرتودهی محاسبه شد که برابر با cGy 99/154 به دست آمد. این در حالی است که محاسبات طراحی درمان مبتنی بر الگوریتم CCC میزان دز جذبی را به ازای همین میزان پرتودهی cGy 98/163 برآورد میکند که اختلافی بیش از %5/5 بین محاسبات و برنامه طراحی درمان وجود دارد. همچنین اندازهگیریهایی با استفاده از دزیمترهای ترمولومینسانس GR-200 در عمق های مختلف از فانتوم انجام شد که در این حالت نیز اختلاف بین اندازه گیری ها و محاسبات طراحی درمان در حدود %14 برآورد گردید. لذا با توجه به مقدار توصیه شده توسط ICRU می توان نتیجهگیری کرد که این الگوریتم جهت طراحی درمان در بافتهایی از بدن که چگالی کمتر از آب داشته باشند از دقت کافی برخوردار نیست.

در این مقاله سنتز و مشخصه یابی ترمولومینسانس زیرکونیوم (Zr) پایدار شده با تیتانیوم (Ti) گزارش شده است. برای سنتز مواد از روش احتراقی استفاده شده که روشی مناسب برای تولید مواد لومینسانس می باشد. در ساخت نمونه ها از ناخالصی تیتانیوم با غلظت mol% 2-1/0 استفاده شده است و برای تست های ترمولومینسانس قرص های استوانه ای در ابعاد 5 در 1 میلی متر تهیه شد. تأثیر غلطت تیتانیوم و دمای عملیات حرارتی بر روی مشخصات ساختاری مواد به روش آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، FTIR و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شده است. آنالیزها نشان دادند که با افزایش ناخالصی تغییری در ساختار ماده اصلی به وجود نیامده است. نمونه های تولید شده دارای فاز مونوکلینیک و تتراگونال بودند که با عملیات حرارتی و افزایش دمای آنیل فاز تتراگونال از بین رفته و تنها فاز مونوکلینیک شکل گرفت. برای بررسی مشخصات ترمولومینسانس (TL)، نمونه ها با چشمه بتای 90Sr در زمان های مختلف تحت تابش قرار گرفته اند. منحنی های درخشندگی به دست آمده نشان دادند که میزان غلظت تیتانیوم و همچنین دمای عملیات حرارتی تأثیر برجسته ای بر حساسیت TL زیرکونیا دارد. نتایج نشان داد بیشترین حساسیت TL مربوط به میزان mol% 1 تیتانیوم می باشد. همچنین بهترین دمای عملیات حرارتی 1100 درجه سانتی گراد به دست آمده و بهترین پاسخ ترمولومینسانس را نشان داده است. همچنین اندازه گیری ها نشان دادند که این ماده برای 1/0 الی 1000 گری دز پرتو بتا پاسخ خطی از خود نشان می دهد. منحنی های درخشندگی به دست آمده دارای 3 قله در دماهای حدوداً 114، 175 و 222 درجه سانتی گراد می باشند و قله اصلی دمای 175 درجه می باشد.

در این پژوهش، برای آشکارسازی چشمه های ساطع کننده پرتوهای یون ساز در مجاورت محیط های آبی، حسگر الکتروشیمیایی مبتنی بر الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت حاوی نانولوله های کربنی کربوکسیل دار-نانوذرات نقره طراحی شده است. این حسگر می تواند آنیون سوپراکسید تولید شده طی فرآیند رادیولیز محیط آبی تحت تابش این پرتوها را شناسایی کند. به این منظور، سطح الکترود کربن شیشه ای ابتدا با نانولوله های کربنی کربوکسیل دار شده و سپس با ترسیب الکتروشیمیایی نانوذرات نقره اصلاح شد. از طیف سنجی های مرئی-فرابنفش (UV-Vis) و فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای مشخصه یابی نانولوله های کربنی کربوکسیل دار، نانوذرات نقره و بررسی روند اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای با این نانوساختارها استفاده شد. در ادامه با استفاده از روش ولتامتری چرخه ای فرآیند کاهش سوپراکسید تولید شده از محلول دی متیل سولفوکسید حاوی پتاسیم سوپراکسید، در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با انجام مطالعات کرونوآمپرومتری دو محدوده پاسخ خطی برای سوپراکسید در غلظت های پایین (5/1 تا 43 میکرومولار) و غلظت های بالا (136 تا 323 میکرومولار) و حد تشخیص 39/0 میکرومولار به دست آمد. در پایان، از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت حاوی نانولوله های کربنی کربوکسیل دار-نانوذرات نقره برای آشکارسازی پرتوهای یون ساز چشمه های سزیم-137و کبالت-60 استفاده شد. تفاوت مشاهده شده در پاسخ الکتروشیمیایی الکترود مذکور در محیط آبی، قبل و بعد از تابش چشمه ها، نشان دهنده عملکرد مطلوب حسگر طراحی شده در شناسایی سوپراکسید ناشی از تابش چشمه های رادیواکتیو است.

فسفر منیزیم سولفات آلاییده با ناخالصی مس به روش حالت جامد ساخته شد. بیشترین حساسیت ترمولومینسانس در 1/0 مول درصد ناخالصی مس در این نمونه مشاهده شد. خواص ترمولومینسانس این نمونه در پرتودهی گاما مورد بررسی قرار گرفت. محدوده پاسخ خطی دز ترمولومینسانس برای MgSO4: Cu در محدوده Gy1 تا Gy500 تعیین شد. همچنین تکرارپذیری مطلوبی برای این نمونه پس از 10 بار پرتودهی گاما مشاهده شد. پارامترهای گیراندازی برای فسفر منیزیم سولفات آلاییده با مس با استفاده از روش برازش منحنی، به دست آمد. این پارامترها شامل مرتبه سینتیک و انرژی فعال سازی بودند.

برآورد دز در فرآیندهای تشخیصی و درمانی پزشکی هسته ای مورد توجه فراوان جامعه بین المللی حفاظت در برابر پرتو است. محاسباتی که تا کنون در پزشکی هسته ای مورد استفاده قرار گرفته است، بر پایه فانتوم های ریاضی است که به دلیل هندسه بسیار ساده و دور از واقعیت خود مورد انتقاد هستند. با توجه به این که فانتوم های بزرگسال مرجع جهانی که توسط ICRP معرفی شده است، مربوط به مشخصات نژاد سفید پوست قفقازی می باشند، انجام محاسبات برای سایر نژادها توسط ICRP توصیه شده است. در این پژوهش به ساخت مدل مرجع ایرانی زن بزرگسال پرداخته شده است و محاسبات دزسنجی داخلی برای چندین رادیوداروی بتازا، گسیلنده گاما و پوزیترون زا در فانتوم های مرجع زن بزرگسال ایرانی و ICRP انجام شده است. برای اندام های اصلی چشمه و هدف، نسبتِ مقدار S رادیوایزوتوپ های ید-131، تکنسیم-m99 و فلوئور-18 در فانتوم مرجع ICRP به ایرانی به ترتیب در بازه 23/1-54/0، 15/1-54/0، و 79/1-77/0 می باشد. بنابراین، ساخت فانتوم مرجع متناسب با قومیت ایرانی برای هر دو جنسیت در تمامی گروه های سنی به منظور تهیه کتابخانه دز برای بیماران ایرانی به نظر ضروری است.

پرتوهای یون ساز به واسطه فرآیند های فیزیکی و شیمیایی منجر به شکست های تک رشته ای و دو رشته ای اده و پیچیده و همچنین آسیب بازها در DNA سلول ها می شوند. در این پژوهش، با در نظر گرفتن کلیه فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی پرتوهای یون ساز با ماده، آسیب های اولیه DNA به وسیله پرتوهای آلفا MeV 7/5 ناشی از ایزوتوپ رادون 223 محاسبه شده است. احتمال انواع شکست ها بر حسب نوع شکست و میزان انرژی انباشت محاسبه شده و احتمال آسیب های مستقیم و غیرمستقیم به صورت تابعی از تعداد شکست ها بررسی شده است. هم چنین کمیت بازده شکست های دو رشته ای در DNA که در پرتودرمانی بسیار کاربرد دارد، در مولکول های DNA به روش توزیع انرژی انباشت در نمونه ها، محاسبه و با کارهای قبلی مقایسه شده است. مشاهده شد که احتمال شکست های تک رشته ای در انرژی های انباشت کم، بیشتر از گونه های دو رشته ای است و با افزایش انرژی انباشت سهم گونه های دو رشته ای بسیار بیشتر از تک رشته ای می شود. در انرژی های انباشت بالاتر از eV 950، شکست های دو رشته ای پیچیده بسیار افزایش می یابد که این اتفاق می تواند به دلیل انباشت انرژی بیشتر در نوکلئوتیدهای نزدیک به هم در DNA هدف و رسیدن انرژی انباشت کل به آستانه شکست و هم چنین سهم آسیب های غیر مستقیم رادیکال هیدروکسیل، به دلیل بالارفتن تعداد الکترون های ثانویه و افزایش واکنش آن ها با آب پس از حرارتی شدن باشد. با مقایسه با کارهای قبلی مشاهده شد، نتیجه این پژوهش از نزدیکی خوبی به نتایج آزمایش های تجربی برخوردار است.