Tiroit doku eşdeğeri malzemelerin foton etkileşim özelliklerinin geant4 ile incelenmesi

Abstract

Fotonun madde ile etkileşimi sırasında; Compton saçılması, fotoelektrik olay veya çift oluşumu gibi birçok farklı fiziksel süreç gerçekleşmektedir. Bu süreçlerin sonucu olarak foton farklı yönlere saçılabilir, materyal içerisinde tamamiyle soğrulabilir veya enerjisinin bir kısmını kaybederek yoluna devam edebilir. Maddenin, radyasyonu ne kadar soğurduğu bilgisi; foton azaltma katsayısı, CT numarası, etkin atom numarası gibi birçok parametre ile ifade edilmektedir. Medikal uygulamalarda doz hesabı için de ihtiyaç duyulan bu parametreler, deneysel yöntemlerin yanı sıra teorik hesaplamalarla ve Monte Carlo simülasyonları ile de belirlenebilmektedir. Bu çalışmada, ICRU'da tanımlı tiroit dokusu ve o dokuya eşdeğer olarak önerilebilecek sekiz farklı modelin foton etkileşim süreçleri Geant4 simülasyon programı ile incelenmiştir. Bu amaçla, her bir tiroit modeline ait kütle azaltma katsayısı, CT numarası, etkin atom numarası değerleri 15 keV-5 MeV aralığındaki foton enerjileri ve ICRU verisi ile karşılaştırılmıştır.

Photon – material interaction occurs with different physical processes as Compton scattering, photoelectric effect, and pair production. As a result of these processes, photon may scatter in different directions or absorb in a material and it may pass through material. The information of radiation absorption can be investigated via photon attenuation coefficient, CT number or effective atomic number etc. These parameters, which are also needed for dose calculation in medical applications, can be determined by theoretical calculations and Monte Carlo simulations as well as experimental methods. In this study, photon interaction processes have been investigated for thyroid tissue that is defined in ICRU report and compared with eight different tissue equivalent materials. It has been determined by calculating mass attenuation coefficients, CT numbers and effective atomic numbers in the energy range of 15 keV – 5 MeV by Geant4 simulation program and compared with ICRU data.