مطالعۀ‌ رابطۀ‌ تارشدگی تصویر و عمق تولید فوتون‌های نوری با استفاده از پرتو ایکس کیلوولتاژ و سوسوزن‌های میکروستونی به کمک کد مونت کارلوی جیانت 4

معینی, حسین; مکاری, مجتبی

doi:10.47176/ijpr.24.4.41878

مطالعۀ‌ رابطۀ‌ تارشدگی تصویر و عمق تولید فوتون‌های نوری با استفاده از پرتو ایکس کیلوولتاژ و سوسوزن‌های میکروستونی به کمک کد مونت کارلوی جیانت 4

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسین معینی ¹

مجتبی مکاری ²

¹ بخش فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

² گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان

https://doi.org/10.47176/ijpr.24.4.41878

چکیده

آشکارسازهای پرتو ایکس، با بازده آشکارسازی و قدرت تفکیک مکانی بسیار خوب، کاربردهای متنوعی از جمله در پرتونگاری و تحقیقات پایه دارند. بسیاری از روش‌های پرتونگاری موجود عموماً از بازده مناسبی برخوردار نبوده و زمان‌بر هستند و برای کاربردهایی که مستلزم اندازه‌گیری در لحظه‌اند مناسب‌ نیستند. یکی از راه حل‌های پیشنهاد شده برای اجتناب از این معضل توسعۀ فیلم‌های سوسوزن ساختاریافته همچون یدید سزیم بوده است که چگالی بالا و پاسخ سریع آنها می‌تواند راه‌گشا باشد و در عین حال امکان رشد آنها با ابعاد میکرومتری و تراکم زیاد بهبود کیفیت تصویر را به همراه خواهد داشت. در این مطالعۀ شبیه‌سازی، با استفاده از جعبه‌ابزار جیانت 4 و بهره‌گیری از یک هندسۀ ساده شامل یک صفحۀ پلیمر در نقش دوربین برای ثبت فوتون‌های نوری، یک مجموعۀ ساختارمند از سوسوزن‌های با ابعاد میکرومتری در نقش مبدل پرتو ایکس، و یک صفحۀ آلومینیوم در نقش انعکاس دهندۀ نور برای کاهش افت بازده فوتون‌ها، وابستگی تارشدگی تصویر به عمق تولید فوتون‌های نوری را برای باریکه‌های نوک‌مدادی پرتو ایکس بررسی کرده‌ایم‏.

کلیدواژه‌ها

تارشدگی تصویر

پرتو ایکس کیلوولتاژ

سوسوزن میکروستونی

فوتون‌های نوری

کد مونت کارلوی جیانت 4

موضوعات

فیزیک هسته ای

عنوان مقاله English

Geant4 Monte Carlo study of the relation between image blurring and depth of optical photons produced using kilo-voltage x-rays and micro-columnar scintillators

نویسندگان English

Hossein Moeini ¹

Mojtaba Mokari ²

¹ Department of Physics, School of Science, Shiraz University, Shiraz, Iran

² Department of Physics, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran

چکیده English

X-ray detectors, which generally enjoy very good detection efficiency and spatial resolution, have many applications including in radiography and basic research. Many of the existing radiographic methods are extremely inefficient and time-consuming, making them improper for real-time applications. A solution to avoid such a problem has been to develop structured scintillation films such as CsI, which have high density and fast response, and at the same time, have the possibility of being grown as compact micrometer structures – suggesting a way to attain better image qualities. Employing the Geant4 Monte Carlo toolkit, we have used a simple geometry to serve as a radiography system, which includes a polymer layer as a camera, a structured layer of micro-columnar scintillators as x-ray converters, and an aluminum layer as a light reflector. Hence, for pencil-beam x-rays we investigated the dependence of blurring on the production depth of the resulting optical photons.

کلیدواژه‌ها English

image blurring

kilo-voltage x-ray

micro-columnar scintillator

optical photons

Geant4 Monte Carlo code

R K Swank, Appl. Opt. 12 (1973) 1865.
H H Barrett and W Swindell, “Radiolodical Imaging: The Theory of Image Formation, Detection, and Processing”, Tuscon: Academic Press, USA (1996).
Z Wang, Appl. Opt. 61 (2022) RDS1-RDS4.
F Cayouette, D Laurendeau, and C Moisan, “DETECT2000: an improved Monte-Carlo simulator for the computer aided design of photon sensing devices”, Proc. SPIE 4833, Applications of Photonic Technology 5 (2003).
L Wang, S L Jacques, and L Zheng, Methods Programs Biomed. 47 (1995) 131.
A A Leino, A Pulkkinen, and T Tarvainen, OSA Contin. 2 (2019) 957.
S Agostinelli, et al., Instrum. Methods Phys. Res. A 506 (2003) 250.
A Badano, and M J Flynn, “Proceedings of the International Display Research Conference”, Toronto, Canada, (1997).
H Moeini and M Mokari, Phys. 49 (2022) 4823.
H Moeini,et al., J. Radiat. Biol. 96 (2020) 767.
M Mokari, et al., Med. Biol. 63 (2018) 175003.
M Mokari, H Moeini, and M Soleimani, J. Radiat. Biol. 97 (2021) 208.
A L N Stevels and A D M Schrama de Pauw, Philips Res. Rep. 29 (1974) 353.
W F Berg, Opt. 8 (1969) 2407.
V Nagarkar, et al., “X-Ray and Ultraviolet Sensors and Applications”, San Diego, USA, (1995).
S Derenzo, and W Moses, “Crystal 2000 International Workshop on Heavy Scintillators for Scientific and Industrial Applications”, Chamonix, France, (1992).
L Latacz and P Nowak, Appl. XXVIII (1998)183.