Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Ahmet Bozkurt, Ph.D. Harran Üni., Fen-Edebiyat Fak., Fizik Böl., 63300 Şanlıurfa Web:

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Ahmet Bozkurt, Ph.D. Harran Üni., Fen-Edebiyat Fak., Fizik Böl., 63300 Şanlıurfa Web:"— Sunum transkripti:

1 Ahmet Bozkurt, Ph.D. Harran Üni., Fen-Edebiyat Fak., Fizik Böl., Şanlıurfa Web:

2 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Kozmik radyasyon (Yüksekliğe bağlı) Deniz seviyesi: 26 mrem ft: 28 mrem ft: 31 rem ft: 35 mrem ft: 41 mrem ft: 47 mrem ft: 52 mrem ft: 66 mrem ft: 79 mrem ft: 96 mrem Yersel radyasyon30 mrem Bina radyasyonu (taş/beton yapı) 7 mrem Güç santralleriNükleer santraller: 0.01 mremTermik santraller: 0.03 mrem Besin/suBesinlerden (C-14 ve K-40 kökenli): 40 mremHavadan (radon kökenli): 228 mrem Yaşam standartlarıJet uçuşları: 0.5 mrem/saatHavaalanı x-ray geçişleri: mrem CRT tüplü TV veya monitör: 1 mremGünde yarım paket sigara: 18 mrem Duman dedektörü: mrem Tıbbi testler, X-ışınları (mrem): Tıbbi testler, BT Taramaları (mrem) Göğüs: 10Mamografi: 42 Kafatası: 10 Servikal omur: 20 Bel omuru: 600Üst sindirim: 600Karın: 700Baryum enema: 800 Pelvis: 60Kalça: 70Diş: 0.5El/Ayak: 0.5 Kafa: 200Göğüs: 700Karın/pelvis: 1000El/ayak: 10 Anjiyogr (kalp): 2000Anjiyografi (kafa): 500Omurga: 1000Kardiyak: 2000

3 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Limit türü (ICRP 103)Mesleki ışınlamalarHalktan bireyler Etkin dozYıllık doz 20 mSv (5 yıllık ortalama); herhangi bir yılda 50 mSv’yi aşmamalı; 5 yılda toplam 100 mSv’yi aşmamalı. Yıllık doz 1 mSv; Özel durumlarda aşılabilir; 5 yıllık ortalama 1 mSv’yi aşmamalı Yıllık eşdeğer doz Göz merceği150 mSv15 mSv Deri500 mSv50 mSv Eller ve ayaklar500 mSv- mrem = 0.01 mSv 100 rem = 1 Sv

4 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 rem, Sv  Gy E = Σ w T H T Etkin doz, E  Eşdeğer doz, H T  Soğurulan doz, D T,R w T : doku/organ ağırlık faktörü H T = Σ w R D T,R w R : radyasyon ağırlık faktörü

5 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Maddesel ortama aktarılan enerjiyi tanımlar ve soğurulan enerjinin konsantrasyonu olarak tanımlanır. – Radyasyon kaynağının türü, şiddeti ve uzaklığı ile ilgilidir. – Soğurulan enerjinin miktarı ve ortamdaki ortalama konsantrasyonu ile orantılıdır. – Radyasyon dozunun temel birimidir.

6 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Işınlanan bir malzemenin birim kütlesine iyonizan radyasyonun bıraktığı enerji olarak ifade edilir. İyonizan radyasyon, madde ile etkileştiğinde, radyasyon alanından ortama enerji aktarılır. ΔmΔm EgEg EçEç

7 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Eski birim sisteminde: rad – 1 rad: ışınlanan maddenin 1 gramında 100 erg’lik enerjinin soğurulması – 1 rad: radyasyondan absorplanan doz – Amerika’da hala kullanımda SI birim sisteminde: gray (Gy) – 1 gray: Kilogram başına 1 joule’lük enerjinin absorplanması – 1 Gy = 100 rad – 1 rad = 0.01 Gy = 1 cGy

8 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Gray, tüm iyonizan radyasyon türlerine uygulanabilir. – Dış: gama ışınları, nötronlar, yüklü parçacıklar, vb. – İç: radyonüklitler Vücut dışındaki radyasyon için doz ölçülebilir. Vücut içindeki bir radyonüklit kaynak için ise doz ölçülemez, ancak hesaplanabilir (MIRD formalizmi ya da ICRP metodu).

9 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Soğurulan doz makroskopik bir niceliktir, hücre düzeyindeki mikrodozimtre için uygun değildir. – Soğurucu ortamın birim kütlesinde soğurulan ortalama enerjiyi ifade eder. – Soğurulan enerjinin ilgilenilen dokunun tüm kütlesinde düzgün biçimde soğurulduğunu varsayar.

10 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Radyasyonun canlı organizmalar üzerindeki etkileri ele alındığında, farklı ışınlama şartları altında aynı miktarda enerjinin soğurulması aynı biyolojik etkiye yolaçmayabilir. Enerjinin bırakılma hızı önemlidir. Lineer enerji transferi, L – Ağır ve yüklü parçacıklar gibi L’si büyük radyasyon türleri, elektronlar gibi düşük L’li parçacıklara kıyasla, daha fazla biyolojik hasara yolaçarlar. – Birim kütle başına bırakılan enerji (absorplanan doz) aynı olsa bile…

11 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Radyasyona maruziyet altında olası biyolojik etkileri nicelemeye yarar. Bir doz eşdeğeri birimi, biyolojik bir sistemde soğurulduğunda düşük L’li bir radyasyon gibi etkilere yol açan her hangi bir radyasyon miktarıdır. H = D*Q Q : Kalite faktörü – L arttıkça Q’da artar. Doz eşdeğerinin SI sistemindeki birimi Sievert’dir.

12 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 ICRP 60 ile tanımlanmıştır. D T,R ile belirlenir. – Bir R radyasyonunun herhangi bir T dokusuna bıraktığı ortalama absorplanan doz w R radyasyon ağırlık faktörü ile çarpılır. – Radyasyon türlerinin farklı biyolojik etkilerini gözönüne alır. H T,R = w R *D T,R

13 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Radyasyon türüICRP 26ICRP 60ICRP 103Part 20 Fotonlar (tüm enerjiler)1111 Elektron ve muonlar (tüm enerjiler)1111 Nötronlar Bilinmeyen enerjiler10Adım fonksiyonuSürekli fonksiyon10 < 10 keV keV keV-2 MeV MeV > 20 MeV Protonlar ve yüklü piyonlar1052 Alfa parçacıkları, fisyon parçaları, ağır iyonlar20

14 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Absorplanan dozun birimi Gy alındığında, eşdeğer dozun birimi Sv olur. Ortamda farklı türlerde radyasyon kaynakları varsa toplam eşdeğer doz: Etkin doz, E Farklı organ veya dokuların radyasyona karşı duyarlılıkları da farklıdır. w T organ ağırlık faktörü

15 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Organ/dokuICRP 26ICRP 60ICRP 103Part 20 Yumurtalıklar Meme Kırmızı kemik iliği0.12 Akciğer0.12 Tiroid Kemik yüzeyi Kolon Mide Mesane Yemek Borusu Karaciğer Beyin Böbrek---- Salgı bezleri Deri Kalan organlar

16 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Herhangi bir radyasyon maruziyeti için tüm etkilerin bir tahminini verir. Organ ağırlık faktörleri, radyasyona duyarlı organlar için yüksektir. Organ ağırlık faktörlerinin toplamı birdir.

17 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Etkin dozun doğru şekilde belirlenmesi için, organların boyut, konum ve bileşimlerinin doğru bilinmesini gerektirir Referans insan bilgileri Organ/dokuların konum ve geometrileri matematiksel denklemlerle ifade edilir. Matematiksel vücut modelleri Organ/dokuların konum, ebat ve geometrileri gerçek görüntüler yardımıyla belirlenir. Tomografik vücut modelleri

18 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Foton/Enerji Akısı Pozlanma Eşdeğer doz Dönüşüm katsayıları

19 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Soğurulan organ dozu Eşdeğer doz wRwR wTwT Risk Vücut modelleri Monte Carlo simülasyonu Etkin doz

20 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Radyometrik bir birimdir (dozimetrik değil) Foton akısının bir ölçüsüdür. X veya gama ışınından havanın birim kütlesine aktarılan enerji miktarı ile ilgilidir. X-ışını enerjisi, ışınlanan ortamın bileşimi ve pozlanma miktarı biliniyorsa, soğurulan doz hesaplanabilir.

21 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs Pozlanma birimi (X), havanın 1 kg’sinde 1 C’lik elektrik yükü taşıyan iyon üreten x veya gama ışını miktarıdır. Birkaç keV’in altında ve birkaç MeV’in üzerinde pozlanmanın ölçümü zorlaşır.

22 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Röntgen (R) Pozlanmanın eski birimidir. Havanın 1 cm3’ünde 1 sC’luk yük oluşturacak x veya gama ışını miktarıdır. 1 pozlanma birimi = 3881 R 1 R = 2.58*10 -4 C/kg 1 R = rad

23 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Akı (flux; φ) Bir noktadaki radyasyon alanı, birim zamanda (Δt) birim yüzeyden (Δa) geçen parçacık sayısı (ΔN) ile tanımlanabilir. Parçacık akışı (fluence; Φ) Akının zaman içindeki integralidir.

24 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures ICRP Publication 116 Ann. ICRP 40(2–5), 2010 N. Petoussi-Henss, W.E. Bolch, K.F. Eckerman, A. Endo, N. Hertel, J. Hunt, M. Pelliccioni, H. Schlattl, M. Zankl

25 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Nötron ve gama ışınları gibi oldukça girici radyasyonlar için verilen akış bilgisinden dozu elde etmek bazen daha kolaydır. Tek doğrultulu demetler için parçacık akışı dedektörle belirlenebilir. Akışdan doza dönüşüm katsayıları kullanılarak doz bilgisi elde edilir.

26 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Nokta kaynaklar için akı Φ=N/4πd 2 Daha karmaşık geometriler için akışı elde etmede radyasyon taşıma programları kullanılır.

27 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 X-ışını, gamalar ve hızlı nötronlar gibi dolaylı iyonizan radyasyonlar, madde ile etkileştiklerinde öncelikle birincil iyonizan parçacıklar yaratırlar. – Fotonlar: fotoelektronlar, Compton elektronları, e + -e - çiftleri – Nötronlar: saçılan çekirdekler

28 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Bu parçacıkların başlangıç kinetik enerjilerinin ortamın birim kütlesine oranı KERMA (K) olarak bilinir. – Kinetic Energy Released in Material – Maddesel ortama aktarılan enerjiyi temsil eder. – SI sistemindeki birimi joule/kg ya da gray’dir. – Eski birim siteminde ise erg/g ya da rad’dır. – Absorplanan doz ile aynı birime sahiptir ancak her ikisi farklı kavramlardır.

29 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Kerma, yüksüz parçacıktan (foton veya nötron gibi) birincil iyonizan parçacıklara kütle başına aktarılan tüm enerjinin bir ölçüdür. Doz ise, kütle başına soğurulan enerjinin bir ölçüsüdür. Birincil iyonizan parçacıklara aktarılan enerjinin tamamı ilgilenilen ortamın hacminde soğurulmayabilir. Bu enerjinin bir kısmı hacmin dışına kaçabilir ve başka noktalarda soğurulabilir.

30 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Birincil iyonizan parçacıklar, yaratıldıkları hacmin dışında bir yerde etkileşerek bremmstrahlung veya çift yokolması olaylarına yolaçabilirler.

31 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 İlgilenilen hacim içerisinde elektron dengesi sağlanamayabilir. – Büyük hacimlerde elektron dengesi sağlandığından bu durum sorun oluşturmaz; kerma ile absorplanan doz eşdeğer olur. – Ancak küçük hacimlerde (doku geçişleri gibi; deri, kemik yüzeyi) kerma ≠ doz

32 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Yüklü parçacık dengesi oluşmamış; kerma ≠ doz Kerma Doz Soğurulan doz ya da kerma (log eksen) Soğurucu ortamın derinliği Yüklü parçacık dengesi oluşmuş; kerma ~ doz

33 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Soğurucu ortam içerisinde, Kerma artan derinlikle sürekli biçimde azalır. – Dolaylı iyonizan parçacık akısı sürekli azaldığından Absorplanan doz ise başlangıçta (soğurucu yüzeyinde) düşüktür; – Elektronik dengeye yaklaşıldıkça artışa geçer. – Birincil iyonizan parçacıkların ürettiği ikincil iyonların sayıları arttıkça iyonlaşma yoğunluğu da artar.

34 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Maksimuma ulaşıldıktan sonra absorplanan doz da artan derinlikle düşmeye başlar. Maksimum absorplanan doz yaklaşık olarak birincil iyonizan parçacıkların maksimum menzillerine eşit bir derinlikte meydana gelir. Alfa parçacıkları ve ağır çekirdekler için Kerma ve absorplanan doz birbirine eşittir. – Aktarılan enerji etkileşim noktasına çok yakın noktada bırakılır.

35 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012

36

37 Elektron dengesi oluşmadan absorplanan dozu hesaplamak yanlış sonuca götürür. Elektronik denge materyal içinde ancak yeterli derinlikten sonra gerçekleşir. İdeal durum (madde içinden geçen fotonlar zayıflamıyor) Açığa çıkan elektronların enerji bırakımı, yüzeyde başlar, R derinliğinde maksimuma ulaşır. Bu bölgeye “birikim bölgesi” denir. R’nin ötesinde, duran elektron kadar harekete yeni başlayan elektrona rastlanır. Bu duruma “elektronik denge” adı verilir. Elektronik dengeye ulaşıldığında, kerma artan derinlik ile sabit kalır. Ortamda bremmstrahlung kayıpları yoksa, kerma doza eşit olur.

38 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 İdeal durum ile pratikte karşılaşılmaz. – Fotonlar, maddesel ortamda zayıflamaya uğrarlar. – Gerçek elektronik denge oluşmaz ve kerma derinlikle azalır. Gerçek durum (madde içinden geçen fotonlar zayıflamaya uğrar) Absorplanan doz önce artar, R derinliğinde maksimuma ulaşır ve sonra kerma gibi artan derinlikle azalmaya devam eder. Bremmstrahlung kayıpları az ise, absorplanan doz eğrisi kerma eğrisinin üzerinde yeralır. Ortamda soğurucu özellikleri farklı birden fazla materyal bulunduğunda (kemik- yumuşak doku gibi), durum daha karmaşıktır. Elektronlar bir materyalde harekete başlar, diğer materyale enerji bırakır. Elektronların malzeme içindeki menzilleri de farklı olduğundan, kerma ve absorplanan doz dengeye ulaşamaz.

39 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012 Detektör tercihi çok önemlidir. Dedektörün türü doğru seçilmelidir. – Akı dedektörleri kullanıldığında, doz dönüşüm katsayıları ile çarpılarak doz elde edilir. – Doğrudan enerji bırakımı dedektörleri kullanıldığında, kerma yaklaşımına dikkat! – Kerma yaklaşımını uygulayan bir dedektör, birincil radyasyonun etkileşimleri sonucunda oluşan ikincil parçacıkların enerjilerini yaratıldıkları noktada bıraktığını varsayar. Dedektör konum – Ara bölgelerde doz ani değişim gösterebilir.

40 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs 2012

41 Herman Cember and Thomas E. Johnson, Introduction to Health Physics, The McGraw-Hill Companies, Inc., Claus Grupen, Introduction to Radiation Protection, Springer, Nicholas Tsoulfanidis, Measurement and detection of radiation, Taylor & Francis, James E. Martin, Physics for Radiation Protection, WILEY-VCH, Claude Leroy and Pier-Giorgio Rancoita, Principles Of Radiation Interaction In Matter And Detection, World Scientific Publishing, Glenn E Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley & Sons, E. B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physicists, Dinlediğiniz için teşekkürler…

42 Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Yaz Okulu, Bitlis, Mayıs Doz Kavramı Genel Tanımlar 2.Monte Carlo Tekniğinde Doz Nasıl Hesaplanır mu ve E den doza 3.Kerma Kavramı 4.Monte Carlo Tekniğinde Kerma Nasıl Hesaplanır 5.Yüklü Parçacık Dengesi 6.Dönüşüm katsayıları 7.Etkin doz, fantomlar


"Ahmet Bozkurt, Ph.D. Harran Üni., Fen-Edebiyat Fak., Fizik Böl., 63300 Şanlıurfa Web:" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları