Моделювання характеристик пучків електронів та згенерованих потоків фотонів на мікротроні М-30
Анотація
Забезпечення оптимізації процесу радіаційної обробки експериментальних зразків на електронних прискорювачах та ефективне прогнозування результатів взаємодії пучків електронів з об’єктами опромінення потребують максимально точної інформації про характеристики пучків. Початкові (первинні) характеристики пучків електронів прискорювачів при транспортуванні до об’єктів опромінювання будуть змінюватися внаслідок їх взаємодії з зовнішнім середовищем (повітрям). Так, додатково відбувається генерація вторинних частинок – гальмівних фотонів, які теж взаємодіють зі зразками. У роботі представлені результати досліджень з моделювання впливу шарів повітря на зміну початкових характеристик пучків електронів при їх транспортуванні до об’єктів опромінення та на параметри згенерованих потоків гальмівних фотонів у площині розміщення експериментальних зразків. У дослідженнях використовувався Монте-Карло код ‒ GEANT4. Моделювання проводилося на прикладі електронного прискорювача ІЕФ НАН України – мікротрону М-30 з врахуванням його технічних параметрів. Представлено результати досліджень характеристик (енергетичні спектри, їх інтегральні значення, поперечні розподіли у площині 10×10 см) пучка електронів і вторинних фотонів на виході електронного прискорювача. Вивчено вплив товщин шарів повітря (0.1÷500 см) між блоком виводу електронів та потенційною площиною (100×100 см) розміщення експериментальних зразків для опромінення на характеристики первинних пучків електронів та згенерованих гальмівних фотонів (для області енергій 6÷20 МеВ).
Завантаження
Посилання
F. Méot. Understanding the Physics of Particle Accelerators. A Guide to Beam Dynamics Simulations Using ZGOUBI // Springer Cham. 2024. 636 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-59979-8
F. Frei, S. Vörös, M. Lüthi, P. Peier, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1077, 170588 (2025). https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170588
A. Ikhlaq, S.A. Buzdar, M. Aslam, M.U. Mustafa, S. Salahuddin, M. Nisa, Scientific Inquiry and Review, 5(3), 13 (2021). https://doi.org/10.32350/sir/52
S.D. Quoc, T. Fujibuchi, H. Arakawa, K. Hamada, D.H. Han, Applied Radiation and Isotopes, 219, 111704 (2025). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2025.111704
Md.K. Hasan, D. Staack, S.D. Pillai, L.S. Fifield, M. Pharr, Polymer Degradation and Stability, 221, 110677 (2024). https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2024.110677
Z. Chu, H. Wang, B. Dong, Molecules, 29(14), 3318 (2024). https://doi.org/10.3390/molecules29143318
A.G. Chmielewski, Radiation Physics and Chemistry, 213, 111233 (2023). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.111233
Y. Wang, D. Chen, R.S. Augusto, J. Liang, Z. Qin, J. Liu, Z. Liu, Molecules, 27(16), 5294 (2022). https://doi.org/10.3390/molecules27165294
J. Bendahan, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, 954. 161120 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.08.079
A. Ryczkowski, T. Piotrowski, M. Staszczak, M. Wiktorowicz, P. Adrich, Zeitschrift für Medizinische Physik, 34(4), 510 (2024). https://doi.org/10.1016/j.zemedi.2023.03.003
C. Oproiu, M.R. Nemţanu, M. Braşoveanu, and M. Oane, “Determination of absorbed dose distribution in technological accelerated electron beam treatments,” in: Practical Aspects and Applications of Electron Beam Irradiation, ch. 2, edited by M.R. Nemtanu and M. Brasoveanu (Transworld Research Network, 2011). p. 17-41.
W. Strydom, W. Parker, and M. Olivares, “Electron beams: Physical and clinical aspects,” in: Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, Chapter 8, tech. editor E.B. Podgorsak, International Atomic Energy Agency Library Cataloguing in Publication Data. Vienna: 2005. p. 273-300. https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1196_web.pdf
H.O. Tekin, T. Manici, E.E. Altunsoy, K. Yilancioglu, and B. Yilmaz, Acta Physica Polonica A, 132(3-II), 967 (2017). https://doi.org/10.12693/APhysPolA.132.967
M.K. Saadi, and R. Machrafi, Applied Radiation and Isotopes, 161, 109145 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109145
G.X. Ding, S. Kucuker-Dogan, and I.J. Das, Medical Physics, 49(2), 1297 (2022). https://doi.org/10.1002/mp.15433
V.A. Shevchenko, A.Eh. Tenishev, V.L. Uvarov, and A.A. Zakharchenko, Problems of Atomic Science and Technology, (6), 163 (2019). https://doi.org/10.46813/2019-124-163
V.L. Uvarov, A.A. Zakharchenko, L.V. Zarochintsev, et al., Problems of Atomic Science and Technology, (3), 154 (2020). https://doi.org/10.46813/2020-127-154
M.R.M. Chulan, M.F.M. Zin, L.K. Wah, M. Mokhtar, M.A. Ahmad, A.H. Baijan, R.M. Sabri, and K.A. Malik, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 785, 012003 (2020). https://doi.org/10.1088/1757-899X/785/1/012003
P. Apiwattanakul, and S. Rimjaem, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B, 466, 69 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2020.01.012
R.I. Pomatsalyuk, V.A. Shevchenko, D.V. Titov, A.Eh. Tenishev, V.L. Uvarov, A.A. Zakharchenko, and V.N. Vereshchaka, Problems of Atomic Science and Technology, (6), 201 (2021). https://doi.org/10.46813/2021-136-201
H. Kim, D.H. Jeong, S.K. Kang, M. Lee, H. Lim, S.J. Lee, and K.W. Jang, Nuclear Engineering and Technology, 55, 3417 (2023). https://doi.org/10.1016/j.net.2023.05.033
A. Toutaoui, A.N. Aichouche, K. Adjidir, and A.C. Chami, Journal of Medical Physics, 33, 141 (2008). https://doi.org/10.4103/0971-6203.44473
G.X. Ding, Z.(J) Chen, and K. Homann, Medical Physics, 51, 5563 (2024). https://doi.org/10.1002/mp.17186
J. Tertel, J. Wulff, H. Karle, and K. Zink, Zeitschrift für Medizinische Physik, 30(10), 51 (2010). https://doi.org/10.1016/j.zemedi.2009.11.001
M.R.S. Didi, M. Zerfaoui, M. Hamal, Y. Oulhouq, and A. Moussa, Radiation Physics and Chemistry, 207, 110859 (2023). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.110859
G.X. Ding, S. Kucuker-Dogan, and I.J. Das, Medical Physics, 49(2), 1297 (2022). https://doi.org/10.1002/mp.15433
N. Khaledi, D. Sardari, M. Mohammadi, A. Ameri, and N. Reynaert, Journal of Radiotherapy in Practice, 17, 319 (2018). https://doi.org/10.1017/S1460396917000711
A. Ryczkowski, T. Piotrowski, M. Staszczak, M. Wiktorowicz, and P. Adrich, Zeitschrift für Medizinische Physik, 34(4), 210 (2024). https://doi.org/10.1016/j.zemedi.2023.03.003
A. Ryczkowski, B. Pawałowski, M. Kruszyna-Mochalska, A. Misiarz, A. Lenartowicz-Gasik, M. Wosicki, A. Jodda, et al., Polish Journal of Medical Physics and Engineering, 30, 177 (2024). https://doi.org/10.2478/pjmpe-2024-0021
V.T. Maslyuk, Visnyk of the National Academy of Sciences of Ukraine, 11, 46 (2016). https://doi.org/10.15407/visn2016.11.046
Professional public organization «Ukrainian Association of Medical Physicists», Remote radiation therapy in Ukraine. https://uamp.org.ua/useful-information/radiotherapy-equipment-in-ukraine/external-radiotherapy/ (in Ukrainian)
GEANT4 11.1 (9 December 2022). https://geant4.web.cern.ch/download/11.1.0.html
S. Ashurov, S. Palvanov, A. Tuymuradov, and D. Tuymurodov, Bulletin of National University of Uzbekistan Mathematics and Natural Sciences, 6(4), 179 (2023). https://doi.org/10.56017/2181-1318.1257
T.V. Malykhinaa, V.E. Kovtuna, V.I. Kasilovb, and S.P. Gokov, East European Journal of Physics, 4, 91 (2021). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-10
E. Oleinikov, I. Pylypchynets, and O. Parlag, Journal of Nuclear and Particle Physics, 13, 7 (2023). https://doi.org/10.5923/j.jnpp.20231301.02
E.V. Oleinikov, I.V. Pylypchynets, O.O. Parlag, and V.V. Pyskach, 153(5), 148 (2024). https://doi.org/10.46813/2024-153-148
OriginLab Corporation, One Roundhouse Plaza, Suite 303, Northampton, MA 01060, UNITED STATES, OriginPro, https://www.originlab.com/
R. Maskani, M.J. Tahmasebibirgani, M.H. Ghahfarokhi, and J. Fatahias, Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 16(17), 7795 (2015). https://doi.org/10.7314/APJCP.2015.16.17.7795
M. Rezzoug, M. Zerfaoui, Y. Oulhouq, and A. Rrhioua, Reports of Practical Oncology & Radiotherapy, 28(5), 592 (2023). https://doi.org/10.5603/rpor.96865
M. Rezzoug, M. Zerfaoui, Y. Oulhouq, A. Rrhioua, S. Didi, M. Hamal, and A. Moussa, Radiation Physics and Chemistry, 207, 110859 (2023). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.110859
M.A. Pagnan-González, J.O. Hernández-Oviedo, and E. Mitsoura, Revista de Medicina e Investigación, 3(1), 22 (2015). https://doi.org/10.1016/j.mei.2015.02.002
Авторське право (c) 2025 Є.В. Олейніков, Давід Хватіл, Є.Ю. Ремета, О.І. Гомонай, Ю.Ю. Білaк
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
