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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2008.tde-10062008-142734
Documento
Autor
Nome completo
Helio Massaharu Murata
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Moralles, Mauricio (Presidente)
Freitas, Marcelo Baptista de
Robilotta, Cecil Chow
Título em português
Aplicação do GEANT4 no estudo da influência da rugosidade da superfície de ânodos de tubos de raios X utilizados em radiologia diagnóstica
Palavras-chave em português
Ions stopping power
Perda de energia
Pico de Brogg
Poder de freamento
Resumo em português
Estudos recentes utilizaram filtração com absorvedores de W para representar o efeito da rugosidade do ânodo. Para verificar a validade desta metodologia, neste trabalho, foram avaliados espectros de energia na faixa utilizada em radiologia diagnóstica convencional (40, 80 e 150 kV), gerados por tubos de raios X com ânodos rugosos por meio de simulações baseadas no Método de Monte Carlo. Para isto, foi desenvolvido um programa computacional com a ferramenta GEANT4, a qual simula a interação da radiação com a matéria. Neste programa, foram abordados: a modelagem geométrica do sistema, os processos físicos envolvidos e a aplicação de uma técnica de redução de variância baseada no fracionamento (splitting) de bremsstrahlung. Para a modelagem geométrica, as superfícies rugosas dos ânodos foram geradas a partir de um modelo estocástico de crescimento baseado na equação de Edwards-Wilkinson. Os ânodos foram modelados com um ângulo fixo de 16º e de material constituído de 95% de tungstênio e 5% de rênio. As superfícies dos ânodos foram geradas com rugosidades de 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 6,0 ?m. Também foi realizada a caracterização do feixe de radiação X pelos parâmetros da energia média e da camada semi-redutora (CSR). Estes parâmetros foram calculados numericamente a partir dos espectros de raios X gerados por simulação de Monte Carlo. Os valores das energias médias sofreram aumentos da ordem de 20 a 30% e as CSR's entre 11 a 25% aproximadamente, com o aumento das rugosidades, dependendo da energia máxima do espectro. A comparação entre os espectros produzidos com ânodo rugoso e os espectros gerados com a adição de filtração de W no feixe primário de radiação X mostraram que ambos alteram a forma da distribuição espectral, porém de modos distintos. Ou seja, o efeito da rugosidade é diferente do efeito da filtração.
Título em inglês
Mesure of a continuos curve of stopping power for alpha particles in Al around region of Broogs peak
Palavras-chave em inglês
Energy loos
Ion
Peak Bragg
Stopping power
Resumo em inglês
Recent studies employed the filtration with tungsten absorbers to represent the effect of the anode roughness. To verify the validity of this method, in this work, the Monte Carlo method was used to simulate the spectra of X rays employed in conventional radiodiagnostics (40, 80 and 150 kV), generated by anode roughness. To perform this task, a computational program was developed with the GEANT4 toolkit, which simulates the interaction of radiation with matter. In this program, the geometric modeling of the system, the relevant physical processes and the application of a variance reduction technique based on bremsstrahlung splitting were implemented. In the geometric modeling, the rough surfaces of the anodes were generated from a stochastic model of roughness growth based on the Edwards-Wilkinson equation. The anodes were modeled with a fixed angle of 16º and material consisting of 95% tungsten and 5% of rhenium. The anode surfaces were generated with roughness of 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 and 6.0 ?m. The X ray spectra were characterized by the half-value layers (HVL) and mean energies. These parameters were calculated numerically from X ray spectra generated by the Monte Carlo simulation. The increase in the mean energy values was of the order of 20 to 30% and in the HVLs between 11 and 25% approximately growing with the roughness, depending on maximum energy of the spectrum. Comparison between spectra from anodes with roughness and spectra generated by adding tungsten filtration on primary X ray beam showed that both change the shape of the spectral distribution, but in different ways. In other words, the roughness effect and the filtration effect are not equivalent.
 
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jbasso.pdf (2.17 Mbytes)
Data de Publicação
2008-08-26
 
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