Monte Carlo yöntemi ile lineer hızlandırıcı modellemesi ve dozimetrik kalite kontrolü

Abstract

Radyasyon içeren uygulamalarda modelleme ve simülasyon popüler ve gelişmekte olan alanlardır. Radyasyonun taşınımını simüle edebilmek amacıyla çeşitli algoritmalar ve bu algoritmalar ile hesap yapan çeşitli kod ve yazılımlar geliştirilmiştir. Bilgisayar ortamında geliştirilen model ve sistemlerin yine bilgisayar ortamında çalıştırılabilmesi ve çeşitli testlere tabi tutulabilmesi sayesinde cihazlara ve fiziki şartlara duyulan ihtiyaç azalmıştır. Bu sayede hem maliyet hemde zaman açısından kazanımlar elde edilmiştir. Monte Carlo yöntemi matematiksel ve fiziksel problemlerin simülasyon tekniği ile çözümlenmesinde kullanılan bir yöntemdir. Bilgisayar kodlarının ürettiği düzenli rastgele sayıların belirlediği rastgele örneklemeler ile olasılıksal süreçler simüle edilir. Bu çalışmada Monte Carlo algoritması ile hesap yapan MCNP (Monte Carlo N-Particle) kodu kullanılarak lineer hızlandırıcı kafası modellenmiş ve yine bilgisayar ortamında modellenen su fantomu ve iyon odası ile test edilmiştir. Simülasyon sonuçları ile lineer hızlandırıcı cihazından alınan deneysel sonuçların karşılaştırılması ile dozimetrik kalite kontroller yapılmıştır. Bu amaçla 18 MV foton enerjisinde filtreli ve FFF (düzleştirici filtresiz) sistem için ayrı ayrı yüzde derin doz ve doz profili ölçümleri karşılaştırmalı olarak incelenmiş, deneysel ve teorik veriler ile uyumlu oldukları görülmüştür. Lineer hızlandırıcı cihazında foton ve elektronların yanı sıra fotonükleer reaksiyonlar sonucu ortaya çıkan fotonötronlar için akı ve spektrum analizleri gerçekleştirilmiş, gantry içerisinde bulunan malzemelerin nötron üretimine katkısı analiz edilmiştir. Fotonötron konusu filtreli ve filtresiz sistem için ayrı ayrı incelenmiş ve lineer hızlandırıcı cihazında üretilen nötronlar hakkında detaylı bilgi edinilmiştir. Yapılan lineer hızlandırıcı modeli ve simülasyonlar medikal uygulamalar dışında araştırma geliştirme, tasarım, zırhlama gibi amaçlarla da kullanılabilmektedir. Cihaz, medikal lineer hızlandırıcı yazılımlarının izin verdiği belirli enerji seviyeleri dışında istenilen enerji seviyesin de çalıştırılabilmektedir.