Комп’ютерне моделювання кутового розподілу електронів та гальмівних гамма-квантів у танталовому конверторі

Анотація

Представлена робота присвячена дослідженню можливості удосконалення методів отримання медичних ізотопів ¹¹С та ¹⁸F із використанням лінійного прискорювача електронів. У роботі [1] проводилися експериментальні дослідження напрацювання фотоядерним способом ізотопів ¹⁸F та ¹¹С у різних мішенях при опроміненні потоком гальмівного випромінювання цільових мішеней. Експериментальні дослідження проведені в діапазоні енергій від 10 МеВ до 40 МеВ. У представленій роботі проводяться дослідження кутового розподілу гальмівних гамма-квантів з метою з'ясування мож­ли­востей отримання максимально досяжних рівнів активності медичних ізотопів ¹⁸F та ¹¹С. Кутовий розподіл гальмівних гамма-квантів є важливою характеристикою випромінювального стенду, що містить збірку цільових мішеней, тому що знання цих важливих параметрів дозволяє внести необхідні зміни до конструкції збірки мішеней для напрацювання медичних ізотопів. Дослідження, представлені в даній роботі, виконувалися засобами комп'ютерного моделювання. Для вирішення задачі про кутовий розподіл гальмівних гамма-квантів була розроблена комп'ютерна програма KIPT мовою С++ з використанням бібліотеки класів Geant4. Програма містить визначення класу DetectorConstruction, в якому описуються матеріали необхідних складових елементів реальної експериментальної установки, а також взаємне розташування всіх елементів конструкції. У класі PrimaryGeneratorAction, що входить до складу програми, описані параметри пучка первинних електронів. Діаметр пучка електронів дорвінює 8 мм, енергія Е_е = 36.7 МеВ, відповідно до умов реального експерименту, проведеного в Науково-дослідному комплексі «Прискорювач» ННЦ ХФТІ [1]. У класі PhysicsList описувалися моделі фізичних процесів, що відбуваються при проходженні пучка електронів через мішень. Програма також містить всі класи і модулі, необхідні для аналізу результатів моделювання, а також модуль візуалізації. Модулі візуалізації використовують графічну бібліотеку OpenGL, а також програмний сервіс Qt5 для більш наочного уявлення взаємного розташування елементів експериментальної установки і візуалізації траєкторій електронів, позитронів, гамма-квантів. У результаті виконання роботи отримані кутові характеристики пучка первинних електронів і гальмівних гамма-квантів безпосередньо перед цільовою мішенню, що дозволить оптимізувати параметри збірки цільових мішеней для напрацювання медичних ізотопів фотоядерним способом.