کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با عناصر سنگین برای محافظت از پرتو گاما و نوترون: یک مطالعه شبیه‌سازی

مهندسی متالورژی و مواد

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 21 تیر 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2025.89902.1161

نویسندگان

محمدرضا علی پور^{* 1}؛ مهدی عشقی²

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

²گروه فیزیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

محافظ‌های کامپوزیت پلیمری بدون سرب در پرتو پرشکی برای محافظت از بیماران در برابر قرار گرفتن در معرض تشعشعات غیرضروری استفاده می‌شوند. از شبیه‌سازی مونت‌کارلو برای تخمین خواص محافظ پرتو گاما کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با تنگستن، در محدوده انرژی فوتون 15 کیلو الکترون‌ولت تا 10 مگا الکترون‌ولت استفاده شد. ضریب تضعیف خطی و جرمی، لایه نیم مقدار، لایه یک‌دهم مقدار، عدد اتمی موثر و ضریب انباشت را محاسبه شد. برای اعتبارسنجی شبیه‌سازی، نتایج با داده‌های نظری حاصل از برنامه Phy-x، مقایسه شد. مشاهده شد که داده‌های برنامه Phy-X و ابزار شبیه‌سازی Geant4 مطابقت خوبی داشتند. برای ارزیابی تعدیل نوترون‌ها، سطح مقطع حذف نوترون‌های سریع و حرارتی کامپوزیت‌های پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج مشاهده شد که نمونه P-6 ، به‌دلیل افزودن تنگستن، افزایش قابل توجهی در تراکم نشان داد که منجر به بهبود حفاظت در برابر تشعشعات گاما شد. نتایج نشان داد که سطوح انرژی به‌طور قابل توجهی بر نفوذ پرتو گاما تأثیر می‌گذارد. نتایج نشان داد که همیشه افزایش تنگستن در نمونه‌ها منجر به افزایش مقادیر سطح مقطع حذف نوترون‌های سریع نخواهد شد. در نتیجه، باتوجه به این نتایج نمونه P-3 قابلیت محافظت بهتری نسبت به نمونه‌های دیگر در برابر پرتو گاما و نوترون نشان داد. این نتایج نشان می‌دهد که ترکیب و ریزساختار کامپوزیت پلیمری را می‌توان برای بهبود خواص تضعیف تشعشعات برای کاربردهای فیزیک پزشکی بهینه کرد.

کلیدواژه‌ها

پرتو گاما؛ نوترون؛ حفاظ؛ کامپوزیت‌های پلیمری؛ Phy-x؛ Geant4

مراجع