Xác định đặc trưng của bức xạ photon và electron phát ra từ máy gia tốc electron và ứng dụng trong nghiên cứu quang hạt nhân

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ĐỂ TÀI XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA BỨC XẠ PHOTON • • • VÀ ELECTRON PHÁT RA TỪ MÁY GIA T ố c ELECTRON VÀ ÚNG DỤNG TRONG NGHIÊN cứu QUANG HẠT NHÂN MÃ Số: QG - Chủ trì đề tài: PGS TS Bùi Văn Loát Hà Nội, 2011 ĐẠI HỌC Q U Ò C G IA HA NOI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN TÊN ĐÈ TÀI XÁC ĐỊNH ĐẶC • • TRƯNG CỦA BỨC XẠ• PHOTON VÀ ELECTRON PHÁT RA TỪ MÁY GIA TỐC ELECTRON VÀ Ứ N G D Ụ N G T R O N G N G H IÊ N c ứ u Q U A N G H Ạ T N H Â N MÃ SỐ: QG 09-06 Chủ nhiệm đề t i : PGS.TS Bùi Vãn Loát Các cán tham gia: CN Lê Tuấn Anh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN CN Nguyễn Văn Quân CN Trần Thế Anh ThS Nguyễn Thế Nghĩa - TS Phạm Đức Khuê Viện Vật lý, Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam PGS.TS Nguyễn Quang Miên Viện Khảo cổ học, Viện Khoa học Xã hội Việt Nam ThS Nguyễn Xuân Kử CN Lê Xuân Tình Bệnh viện K Hà Nội CN Nguyễn Tiến Quân ThS Kiều Thị Hồns, TS.Nguyễn Văn Hùng Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Hà Nội 2011 BÁ O C Á O T Ó M T Á T a Tên đề tài: Tiếng việt Xác định đặc trưng xạ photon electron phát từ máy gia tốc electron ứng dụng nghiên cứu quang hạt nhân Tiếng Anh :Determination o f characteristics o f bremstrahlung photon and electron on the electron accelerator and study photonuclear reaction Mã số: QG: 09-06 b Chiì trì đề tài: PGS.TS Bùi Văn Loát c Cán tham gia: CN Lê Tuấn Anh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN CN Nguyễn Văn Quân CN Trần Thế Anh ThS Nguyễn Thế Nghĩa TS Phạm Đức Khuê Viện Vật lý - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam PGS.TS Nguyễn Quang Miên - Viện Khảo cổ học, Viện Khoa học Xã hội Việt Nam ThS Nguyễn Xuân Kử Bệnh viện K Trung ương CN Bùi Xuân Tình CN Nguyễn Tiến Quân ThS Kiều Thị Hồng TS.Nguyễn Văn Hùng Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt d Mục tiêu nội dung nghiên cứu: Mục tiêu (1) Đánh giá độ đồng phân bố liều chùm xạ hãm chùm electron từ máy eia tốc electron Primus- Siemens dùng xạ trị ứne với kích thước cclimator khác eia tốc khác (2) Nghiên cứu chế sinh phản ứng hạt nhân sinh nhiều hạt, tiến hành xác định tỷ sổ isomer số phản quang hạt nhàn tác dụng chùm xạ hãm lượng khác nhau, thu thập số liệu phản ứng quang hạt nhân Nội dung: (1) Xây dựng phương pháp xác định đặc trưng phân bố theo góc chùm electron phát từ máy gia tốc electron Primus- Siemens dùns xạ trị Bệnh viên K Từ kết đo đánh giá độ đồng liều xạ electron với lượna vật liệu khác (2) Xác định trực tiếp đặc trưng phân bố theo góc chùm photon phát từ máy gia tốc electron Primus- Siemens dùng xạ trị Bệnh viện K Trung ương, tương ứng với kích thước colimator gia tốc khác Từ kết đo đánh giá độ đồng liều xạ electron với lượng vật liệu khác (3) Đánh giá độ đồng liều chiếu xạ photon electron khoảng cách khác tới bia Từ kết xác định hình học hay vị trí chiếu tối ưu (4) Tìm hiểu chế phản ứng sinh nhiều hạt phản ứng quang hạt nhân tác dụng chùm photon lượng cao (5) Xác định thực nghiệm tiết diện phản ứng tỷ số isomer số ph;ản ứng quang hạt nhân với lượng chùm photon khác (6) Xây dựng phụ thuộc vào liều chiếu cường độ tín hiệu nhiệt huỳnh qutang từ vật liệu nhiệt huỳnh quang khác So sánh số liệu suất liều đo trêìn liều kế nhiệt huỳnh quang với liều kể chuẩn, từ đánh giá khả sử dụng vậit liệu nhiệt huỳnh quang để xác định liều xạ hạt nhân e Kết v ề mặt lý thuyết: ( lì Tìm hiểu chế tương tác chùm electron gia tốc với vật chất đặc triưng chùm xạ photon electron từ đầu máy gia tốc xạ trị Primus- Siemens vài chế phản ứne quang hạt nhân sinh nhiều hạt th ự c n g h i ệ m : (2 ) Đã tiến hành xác định phàn hố liều lối máy gia tốc Primus- Siemens dùng trone xạ trị Bệnh viện K bang phương pháp liều trực tiếp Kct thực nghiệm với chùm xạ photon mức lượng MV mức lượng 15 MV chùm electron lượne MeV, MeV 12 MeV 15 MeV suất liều giảm theo bình phương khoảng cách tới bia Khi kích thước trường chiếu khơng bị hạn chế, vùng kích thước 60x60 cm2 liều phân bố đồng đều, sau giảm nhanh ngồi biên điều chứng tò liều phân bố tập trung góc hẹp (3) Đã tiến hành xác định phân bố liều theo chiều sâu phantom nước với kích thước trường chiếu khác Ket tùy theo loại lượng xạ liều hấp thụ đạt giá trị cực đại từ 1,6 cm photon MV 2,9cm photon lượng 15MV Đặc biệt chùm electron, sau đạt cực đại, chiều sâu tăng liều hấp thụ giảm nhanh tới phông Đây sở vật lý để chọn chùm electron để điều trị khối u bề mặt (4) Từ đường cong phân bổ liều theo chiều sâu phantom nước xác định thơng số qng đường từ đánh giá lượng đặc trưng chùm electron Kết chi phạm vi sai số nhỏ 1,5% giá trị lượng có xác suất lớn lượng danh định (5) Bằng phương pháp sử dụng phantom nước tiến hành xây dựng đường cong phân bố liều mặt phảng vng góc với chùm tia độ sâu khác mức lượng kích thước trường chiếu khác Kết rằng: Trong phạm vi 80% kích thước trường chiếu, liều phân bố tương đối đồng Khi ngồi biên khơng q 3cm liều giảm nhanh tới phơng Đây chứng thực nghiệm khảng định tính ưu việt xạ trị chùm xạ phát từ máy gia tốc Trong điều trị tùy theo kích thước khối u chọn kích thước trường chiếu thích hợp để tế bào lành xung quanh bị ảnh hường nhỏ Ngoài để hạn chế ảnh hưởng cùa chùm xạ tới vùng xung quanh khối u thực tế chì cần đúc khn chì có chiều dày theo phương vng góc với chùm tia cỡ đến cm đảm bảo (6) Dã tiên hành xác định bẳne thực nghiệm tỷ so isomer hai phản ứrm quane hạt nhàn bàng phương pháp đo phổ gamma: Tỷ số tiết diện phản ứng natFe(y,xn)52m-gMn kích thích bàne chùm xạ hãm 50,60 70 MeV phản ứng quang hạt nhân nalIn(y,xn)ll0m'sIn với chùm xạ hãm lượng cực đại 70 MeV (7) Đã tiến hành xác định khả sử dụng vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg.Cu,P đo liều môi trường xạ trị Kết với chùm photon lượng thấp ( nguồn 60Co), liều chiếu nhỏ Gy tín hiệu nhiệt huỳnh quang vật liệu LiF:Mg,Cu,P tỷ lệ thuận với liều chiếu Với chùm xạ phát từ máy gia tốc dùng xạ trị vùng tuyến tính mở rộng cao Gy Kết cho phép khảng định sử dụng vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P để đo liều xạ trị dùng máy gia tốc có lượng tới 15 MeV v ề măt • đào tao: • Đã hướng dẫn 04 khóa luận tốt nghiệp 07 thạc sỹ khoa học Các khóa luận tốt nghiệp Vũ Anh Tuấn- “ nghiên cứu đo liều xạ ion hóa mơi trường liều kế nhiệt huỳnh quang Lif(Cu,Mn,P)” Khóa luận tổt nghiệp hệ đại học qui ngành Cơng nghệ hạt nhân K50, Năm 2009 Trương Thu Hằng- “ Khảo sát ổn định thông số vật lý chùm photonelectron từ máy gia tốc xạ trị Siemens- Primus Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học chỉnh qui chuyên ngành Vật lý hạt nhân, K5I- Năm 2010 Dương Đức Cương- Đánh giá phân bố liều hấp thụ photon từ máy gia tốc xạ trị bề mặt phantom Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học qui ngành Cơng nghệ hạt nhản, K50 năm 2009 Lưưng Văn Hùng - Xác định tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng hạt nhân nalIn(y,xn) 52m'eMn gây chùm xạ hãm lượns cực đại 70 MeV Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học qui, Ngành Sư phạm vật lý K51, năm 2010 Các luận văn thạc sĩ Hà Văn Hải - “Xác định vài thông số chùm electron lượng 6MeV; MeV 15 MeV phát từ máy gia tốc Primus dùng xạ trị” Luận văn thạc s ĩ chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao, khóa 2007-2010, trường Đại học Sir phạm TP Hồ Chí Minh Trịnh Thị Lan Anh- Xác định số thông số đặc trưng cùa hệ phổ kế gamma bán dẫn ORTEC Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao khóa 2008-2010, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Nguyễn Thị Thu Hà - “Xác định phân bố liều xạ photon lối máy Primus -Siemens dùng xạ trị” Luận văn thạc s ĩ chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao, khóa 2007-2010, trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh Hồng Thị Luyến- Đánh giá phân bố liều xạ gamma từ máy gia tốc dùng _ xạ trị Luận văn thạc s ĩ chuyên ngành Vật lý nguyên từ, hạt nhân lượng cao khóa 2008-2010, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Đào Đình Bình- “Phân bố liều hấp thụ phantom theo bề dày theo khoảng cách đến trục chùm photon lượng 6MV 15 MV dùng xạ trị” Luận văn thạc s ĩ chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao khóa 2008-2010 íru-ỏĩìg Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Đặng Văn Bảy- Xác định tuổi nhiên liệu làm giàu phương pháp phổ gamma Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên nẹành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao khóa 2008-2010, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Kiều Thị Hồng - Xây dựng đường phân bố liều hấp thụ phantom xác định sổ đặc trưng cùa chù electron lượng MeV MeV Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao khóa 2007-2009, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đe tài có 05 báo tạp chí chuyên ngành 02 báo cáo đăng Kỷ yếu Hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ 7, Hà Nôi tháng 11 năm 2011 B.V.Loat, N.V.Quan, Le Tuan Anh, Nguyen The Nghia N V Hung - Studying o f characteristic o f GEM40p4 HPGe detector by expriment VNU Journal o f Science, Mathematics- Physics Volume 25 (2009) p231-235 Nguyen Van Hung, Bui Van Loat - Intercomparison on internal dose assessmes for l3lI VNU Journal o f Science, Mathematics- Physics Volume 25 (2009) 179-184 B.V.Loat, N V Hung, H s Phuong - Monte Carlo simulation by code o f MCNP and experimental check for measuring thickness Ò material for the specilizing system Ò MYO-lOl VNƯ Journal o f Science, Mathematics- Physics Volume 26 (2010) p43 B.V.Loat, T.T.Anh, N x Ku, N.T.Quan, N.V.Hung- “The detemining o f some characteristics in energy spectrum o f electron beam for radiotherapy”- đăng VNƯ Journal o f Science (đã qua phản biện), sổ công bố Báo cáo khoa học học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Tháng 10 năm 2010 L.T.Anh, N.C.Tam, B.V.Loat- Age-dating o f enriched uranium by using intrinsic efciency calibration- đăng VNƯ Journal o f Science (đã qua phản biện) - so công bo Báo cáo khoa học học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, tháng 10 năm 2010 Ả' Th Hong Ng X Ku, Ng T Quan , L V Tinh, B.V.Loat, L T AnhDetermination o f some specific param eter in energy spectrum o f electron beams from the radiation therapy linear accelerator Siemens- PrimusKỷ yếu Hội nghị Vật lý toàn quốc lân thứ 7, Hà Nội tháng 11 năm 2010 (đang in) K Th Hong Ng X Ku, Ng T Quan , L V Tinh, B V Loát, L T Anh Quality assesement o f photon and electron beam from Siemens- Primus Accelerator Kỷ yếu Hơi nghị Vật lý tồn quốc lần thứ 7, Hà Nội tháng 11 năm 2010 (đang in) f Tình hình kinh phí đề tài Tổng kính phí đề tài: 80.000.000d Chi phí sử dụng qui định: Thanh toán điện nước: 4.800.000đ Chi mua hỏa chất: 9.000.000 Chi thuê chuyên gia nước: 32.000.000đ Văn phòng phẩm: 1,200.000đ Cơng tác phí: 14.500.000đ Hội nghị: 14.000.000đ Điện thoại OOO.OOOđ Quản lý 3.200.000đ KHOA VẬT LÝ CHỦ TRÌ ĐÈ T À f PGS.TS Hà Huy Bằng PGS.TS Bùi Văn Loát TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN -^ /V I ' P H Á M ltu T » U Ỏ N Q I MỤC LỤC Mớ đ u .12 Chương 1: Đặc trưng bán cúa chùm xạ phát từ ináv gia tốc 14 1.1 Đặc trưng tương tác chùm electron với vật chất 14 1.2 Máy gia tốc electron dùng xạ trị 20 Chưưng 2: Phương pháp thực nghiệm xác định đặc trưng chùm clcctron photon từ máy gia tốc electron primus-siemens 27 2.1 Xác định phân bô liều chùm electron chùm photon từ máy gia tốc electron primus-siemens .27 2.2 Xác định phân bố liều xạ theo khoảng cách tới bia tới trục trục tia 30 2.3 Xác định đặc trưng chùm xạ phát từ máy gia tốc electronprimussiemens Bệnh viện K Hà Nội 34 2.4 Xác định thông số đặc trưng chùm x 39 2.5 Xác định liều hấp thụ vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg?Cu, p 45 Chương 3: Phản ứng quang hạt nhân 49 3.1 Cơ chế phản ứng quang hạt nhân 49 3.2 Trạng thái đồng phân tỷ số đồng phân phản ứng quang hạt nhân 52 Các kết đề tà i 66 Kết luận 69 Tài liệu tham khảo 70 Các phụ lụ c .71 Các minh chứng (danh sách khoá luận tốt nghiệp, luận vãn thạc sĩ cồng trình liên quan đến dể tài) Scientific Project Đẻ cương dăng ký để tài Phiếu đãng ký kết nghiên cứu tia, từ đánh giá độ đồng độ đối xứng c h ùm tia phát từ máy gia tốc Siem ens- Prim us d ù ng xạ trị Bệnh viện K T ó m tắt c n g trìn h b ằ n g tiến g A nh: J o u n l: Proceeding o t the 7th National Conference, Hanoi iu N u m b e r o f p a p er: S u m m a r y in E n g lish : T h e study on the experimental method using w a ter p h an tom to define absorbed dose distribution in m edium o f mediun o f 6; 9; 12 nd 15 M eV beam s with tw o different energies: M V and 15 MV From the data o f the dose distribution in w ater accoo rdin g to the distance to the beam axis, assess the flatness and sym m etry o f the beam at above en ergy are determinated 86 S C IE N T IF IC P R O J E C T B n ch : Physics P ro je c t c a te g o ry : N ational Level 1.Title: D eterm in atio n o f the characteristics o f brem sstrahlung photon and electron on the electron accelerator and study o f photonuclear reactions C od e: Q G -0 M a n a g in g I n stitu tio n : V ietn am National U niversity, H anoi I m p l e m e n tin g In s titu tio n : H anoi University o f science, V N U C o llia b o r a tin g In stitu tio n : Key I m p l e m e n t e r s : LeTuanA nh N guyen Van Q u an T ran T h e A n h N guyen The N ghia Ph am D u e K hue N guyen X uan K u Le X u a n Tinh N g u y en Tien Q u an Kieu Thi H ong N guyen V an H u n g D u r a tio n : From 6/3/2 00 to 10/3/2011 Main results: - T he study on characteristics o f interaction o f fast electron w ith material and study on p h o to n u c le ar reactions with emission o f many particcles induced by high energy photon - T h e study on the experim ental m ethod using w a ter p h a n to m to define absorbed dose distribution in m ediu m o f mediun o f 6; 9; 12 nd 15 M e V beam s with tw o different energies: M V a n d 15 MV From the data o f the dose distribution in water acco o rdin g to the distance to the beam axis, assess the flatness and sym m etry o f the beam at above energy are determinated - T h e most p robable e n e rsy Epo and the men energy E o f the electron are important p aram eters using in radiotherpy The determ ination o f Epo and E0 is based on the use o f sem i-em prical relationships between electron energy and parameters wich are determ ined in p ercentage depth dose curve for electron beam in w ater phantom With the e rro r sm all then 2% the most probable energy are good agrem ent with nominal energy The isom eric yield rtios for the nalIn(y,xn) 52m,gM n reaction induced by 70 M eV brem trlung p h o to ns spectroscopic m ethods w ere determined using the activation and Ỵ ray ĐẠI H Ọ C Q IK K (,IA HÀ N ộ i l)ỉ: CIJONG ĐÊ TÀ I KHCN DẠC B IỆTC Á P Đ H Ọ ÍỈH N T ên đề tài: Tiếng Việt : Xác định đặc trưng xạ photon va electron phát từ máy gia tốc electron va ứng dụng nghiên cứu quang hạt nhân Tièng Anh: Determination o f the characteristics o f brcmsstrahlung photon and electron on the electron accelerator and study o f photonudear reactions T h i g ia n t h ự c h iệ n : 24 th n g Bắt đầu từ thảng năm 0 đến tháng 12 năm 2010 Đ e tà i th u ộ c lĩn h v ự c u tiê n T ă n g c n g đ o tạ o v n g h iê n c ứ u k h o a học n g n h C ô n g n g h ệ h t n h â n Đc tài có trùng vói đề tài tiến hànli khơng? có, nêu lý khơng C hủ trì đề tài ( Kèm theo Lý lịch khoa học theo biểu mầu 02/K H CN /Đ H Q G H N ) - H ọ v tê n : B ù i Văn L o t N am - Năm sinh: 1958 - Chuyên môn đào tạo: Vật lý hạt nhân- nguyên từ - Học hàm, học vị: Tiến s ĩ - Chức vụ: cún giảng dạy - Đơn vị công tác: Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN - Đ ịa c h i liê n h ệ :3 - N g u y ê n Trùi- Thanh X u â n - H N ộ i - Số điện th o ọ i:0 45 ỉ 1688 Fax: Em ail:loalbv@vun.edu.vn Tóm tắt h oạt đụng n gh iên cứu chủ trì đ ề tài (Các chương trìn h đẻ tà i nghiên cửu khoa học tham giơ, cơng trình cơng bó liên quan tớ i phương hướng cùa đê tài) Thời Tên đề tài/cơng trình Là tác giả Tên tạp ch í cơng bô đ ồng gian tác giả côn g trình 2008 2006 Determ ination o f the annual beta dose T ác giả V N Ư Journal o f scien ce, by m eam ing beta activity using the M ath em atics-P lm ics liquid scintillation tecnique V o l.2 ,N o 1(2008)36-41 T herm olum inescence properties o f the Đ ồn g tác giả different size grains”, Morden problems V ietnam National U niversity Publisher in optics and Spetroscopy, Vol 3, Tr: 1990-1995 2008 2006 2006 Determ ination o f the 15 M eV Tác giả Vnu journal o f sien ce, brem sstrahlung spectrum from thin w M athem atics- physics target on the M icrotron 17 Accelerator V o l.2 ,N o (2 0 ) -8 Radiocarbon dating geological and Tác giả Vnu, Journal o f Science, archeological object by benzene M athem atics synthesis and liquid scintillation TX X II, N o 2AP, 2006 counting PP107 - 110 G b on -14 activity o f enviromental Tác giả Vnu, Journal o f Science, M athem atics sam ples at Hanoi area in 2006 Physics, Physics, TX X II, N o 2AP 2006 PP111 - 114 2007 Isomeric C ross-section Ratios for the i97Au( V ,n) l96Au Reaction Induced by 65M eV and 2,5G eV Bremsstrahlung Đồrm tác giả C om m unication in Phvics V oum e 17, M uinber pp 129-136 I Ó111 tãt hoạt đ ộ n g đ tạo sau dai học chu trì đê tài tron g năm trơ lại 1hời gian rên nghiên cứu sinh Tên học viên cao học Ị 2005-2007 - Hoàng Hữu Dức 2006-2008 N guyễn Thị Thanh Tâm N guyễn Văn Chính ( Tháng 5/09 bào vệ) Cơ quan phối hợp cộng tác viên đề tài (ghi rõ đơn vị cá nhân mời vù nhận lời mời tham gia đẻ lùi, môi cá nhàn tham gia Đe tài phai củ bán Lý lịch khoa học theo biêu màu 02/KHCN/ĐHQGHN , Ý kiên xác nhận đong ý íham gia đong í hực đẻ tài) C ộng tác viên n C quan phối hợp Họ tên Chuyên ngành lý hạt nhân V iện Vật lý & Đ iện từ TS Phạm Đức Khuê Vật V iện Klìào cồ học TS N guyễn Quang Miên Vật lý hạt nhân B ệ n h v iê n K Hà N ộ i ThS Nguyễn Xuân Kử Vật lý hạt nhân Bệnh vicn K Hà N ội CN Bùi Xuân Tình Vật lý hạt nhân Viện Hoá học quân ThS H o n g H ữu Đ ứ c V ậ t lý h ạt n h ân V iệ n V ậ t lý & Đ iệ n tử ThS Kim Tiến Thành V ật lý h ạt n hân K hoa Vật lý, Đ H K H T N CN N guyễn T h ị T h a n h T â m V ậ t lý h ạt n h â n K h o a V ậ t lý, Đ H K H T N T h S N g u y ề n T h ế N g h ĩa V ậ t lý h t n h ân Thuyết minh cần thiết hình thành dự án - T ơng quan n g trình nghiên cứu ngồi nước liên quan tói vấn đê nghiên cứu đỏ tài ( trích dân tài liệu nhát vù nước) Bức xạ hãm sinh electron tương tác với vật chất Ọuá trình tương tác electron với chat diễn phức tạp Electron xạ hàm dược sử dụng nhiều nghiên cứu hạt nhân bàn ứng dụng lĩnh vực khác N ghiên cứu đặc trưng cùa b ứ c x h ã m sin h d o e le c tro n tư n g tá c v i v ất c h ấ t c ó m ộ t ý n g h ĩa th ự c tiễn v k h o a học, đ a n g đ ợ c triê n k h trê n th ế g iớ i A fa c u re (2 0 ) V iệ t N a m N g u y ễ n V ăn Đỗ (2 0 ,2 0 ); N guyễn Xuân Kử (2000) Phổ lượng xạ hãm sinh electron tương tác với bia phụ thuộc vào bề dày cùa bia phân bố theo góc cùa xạ hãm có xu hướng ưu tiên phía trước, Phạm Đức Khuê Bùi Văn Loát (2008) Đ ối với electron xạ photon sinh electron tương tác với vật chất từ máy gia tốc dùng xạ trị p h i đ n g đ ề u tro n g m ộ t p h m vi n h ấ t đ ịn h X c đ ịn h c c th ô n g số k ỹ th u ậ t c ù a m y g ia tố c v đ ặ c b iệ t p h â n b ố s u ấ t liề u c h iế u th e o k h o ả n g c c h tín h từ trụ c c ù a c h ù m b ứ c x sin h từ máy gia tốc m ột công việc quan trọng cùa kỳ sư vật lý, N guyễn Xuân Kừ (2000) V i c h ù m b ứ c x h ã m n ă n g lư ợ n g c a o h n g tră m M eV trờ lên c h o p h é p tiế n h àn h nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân sinh nhiều hạt nghiên cứu phụ thuộc cùa tỳ số đ n g p h â n c ù a p h n ứ n g q u a n g h ạt n h ân v o n ă n g lư ợ n g c ù a b ứ c x h ã m V ới p h n ứ n g q u a n g h ạt n h â n v ù n g n ă n g lư ợ n g trê n số liệ u th ự c n g h iệ m c h a n h iề u V ì tro n g n h ữ n g n ă m g ầ n đ â y trê n th ế g iớ i v V iệ t N a m n h iề u tác g iả đ ã tậ p tru n g n g h iê n c u th e o h n g này, Arilla K itam una(2003), N guyễn Văn Đ ỗ (2006) V iệ c triể n k h a i th n h c ô n g đ ề tài g ó p p h ầ n b ổ s u n g c c số liệu th ự c n g h iệ m v ề p h àn ứ n g q u a n g h t n h â n n ă n g lư ợ n g c a o Đ n g th i th u th ậ p sổ liệu th ự c n g h iệ m p h n g pháp xác định trực tiếp phân bố suất liều chiếu xạ sinh từ máy gia tốc sử dụng điều trị ung thư, đồng thời bổ sung vào giàng vật lý ứng dụng cho học viên cao học sinh viên, hàng năm m ột lượng khơng nhò sau tốt nghiệp làm việc trực tiếp lĩnh vực xạ trị an toàn xạ A Facure,R.C Falcao, J c Vitoreli A study o f neutron and phton spectra from m edical linear acceerator Applied Radiation and Isotopes 62(2005)69-72 M Y uly et al Atest of high-energy electron bremsstrhlung calculations Nucl.Instr.and Meth A 5(2002) -4 Marshall R.CIeland, lew is A.Parks M edium and high- energy electron d ia tio n p ro c c e s s in g e q u im e n t fo r c o m e rc ia l a p p lic a tio n s beam N u c l.In s tr.a n d M eth B 208(2003) 74-89 N g u y ễ n X u ân K M y gia tốc xạ trị u n g thư T ập g iả n g H N ộ i,2 0 N g u y ễ n V ă n Dỗ C ác p h n g p h p p h â n tích hạt nhân N X B Đ H Q G H N 0 N gu vcn Van Do, Pham Due Khlie Neutron yield s from thick Ta target bombarded by 65 M eV electron beam Comm unication in Physics Vo) 14, N o.4(2004)p p 209214 N gu ven Van Do Pham Due K hue Bui Van I o a t Isom eric C ross-section Ratios for the R eaction Induced by 65M eV and 2,5 G cV Brcm sstrahlung C om m unicatios in P h y s ic s ,V o l 17,N o (2 0 ),p p -1 N g u v en Van Do, Pham Due K hue, Kim Tien Tlianh, Le Truong Son, G uinyun Kim , Y oung Seok Lee, Youngdo Oh, Hee-Seok Lee, Moo-Hvun Cho, 111 Sou Ko, Won Namkung, Nuci Inslr and M eth., B 266 (2008) 863 Bui Van Loat, Pliam Due Khue Determination o f the 15 M eV Bremsstrahlung S p e c tru m fro m th in vv T a rg it o n th e M ic ro tro n M T -1 A c c e le to r V nuỵịournal o f sien ce, M athem atics- physics, V ol.2 ,N o 2(2008) 1-87 10 R adiation Therapy Planning, GƯNILLAC c BENTEL, Printed in USA 1992 11 Physics and Dosimetry o f Therapy Electron Beams, STANLEY c Klevenhagen Medical Physics Publishing Madyon- Wiscosin 1993- (Tr 390407) - L ý d o c h ọ n đ ề tài - T ín h th i s ự c ù a đ ề tài: Máy gia tốc electron thiết bị tạo electron có lượng cao Bằng cách sừ d ụ n g tư n g tá c c ù a e le c tro n với v ậ t c h ấ t c ó th ể tạ o c h ù m b ứ c x hãm c ó n ân g lư ợ n g cường độ lớn C ch ế tương tác cùa electron với bia hãm phức tạp phụ thuộc cà vào nguyên tử số bề dày cùa bia Đây vấn dề quan tâm làm sáng tỏ V iệc chọn kích thước hình dạng bia máy gia tốc dùng xạ trị phải đàm bào yêu cầu p h â n b ố s u ấ t liề u c h iế u c ủ a c h ù m b ứ c xạ c ó d n g đ n g đ ề u trê n m ộ t k h o n g c ách rộ n g tín h từ tâm cùa chùm Đổ khai thác có hiệu chùm xạ hãm sinh từ máy gia tốc electron nói chung từ máy xạ trị nói riêng cần phải xác định xác đặc trưng mặt lượng phân bố theo góc chùm xạ Đề xác định đặc trưng cùa chùm xạ photon sinh từ máy gia tốc electron dùng nghiên cứu hạt nhàn tuý thường sir dụng phương pháp phàn tích kích hoạt chùm photon, cù phản im tí quang hạt nhân phương pháp phân tích phổ gam m a 1.1 D ặc trirn g tircrng tá c c ủ a e le c tro n với v ật ch ất 1.1.1 C c h ế m ấ t m t n ă n g lư ợ n g c ù a e le c tro n vớ i v ật c h ấ t 1.1.2 Các dặc trưng bàn cùa chùm xạ sinh electron tương tácvớivật chất 1.2 M áy gia tốc electron 1.2.1 N g u y ê n tắ c c h u n g 1.2.2 M áy gia tốc electron Prirrms-Siemens 1.2.3 Đặc trưng cùa xạ từ m áy gia tốc electron Prim us-Siem ens dùng xạ trị C h n g Phương pháp thực nghiệm xác định đặc trưng chùm electron photon từ m y g ia tố c e le c tro n P rim u s -S ie m e n s X c đ ịn h s u ấ t liều c h iế u c ủ a c h ù m e le c tro n p h o to n từ m y g ia tố c e le c tro n P rim u s -S ie m e n s 1 N g u y ê n tẩ c c h u n g c ù a p h é p đ o liề u d ù n g tro n g m y x trị 2.1.2 Xác định trực tiếp phân bố liều xạ photon electron từ máy gia tốc electron Prim us-Siem ens 2.2 Phân bố suất liều chiếu cùa chùm electron theo khoảng cách tính từ trục cùa chùm b ứ c xạ 2 K ế t q u th ự c n g h iệ m 2 Đ n h g iá d ộ đ n g đ ề u c ủ a c h ù m e le c tro n 2.3 Phân bố suất liều chiếu cùa chùm photon theo khoáng cách tính từ trục chùm xạ 2.3.1 Kct quà thực nghiệm 3.2 Đánh giá độ đồng cùa chùm photon Chương Phản ứng quaníỉ hạt nhân 3.1 C chế cùa phàn ứng quang hạt nhân 3.1.1 Khái niệm chung 3.1.2 Phàn ứng quang hạt nhân sinh nhiều hạt T rạ n íí th đ n g p h ân tỷ số iso m e r c ù a c c p h an ứ n g q u a n g h ạt n h â n T y số is o m e r 3.2.2 Xác dịnh tv so isom er cua phan ínm quanu hạt nhân phương pháp phàn tích k íc h h o t i\Ci lu a n c h u n g T i liệu th a m k h ả o 13 T ín h đa n g n h v liê n n g n h đề tà i - Đ ề tài liên q u a n đ ế n n g n h /c h u y ê n n g n h nào? D ề tài liên q u a n tó i lĩnh v ự c v ậ t lý xạ trị an to n b ứ c xạ h ạt n h ân - Tính đa/liên ngành thể nội dung trình triển khai cua đề tài? 14 P h n g p h p l u ậ n v p h n g p h p k h o a h ọ c s ứ d ụ n g t r o n g đ ề tà i - X c đ ịn h s u ấ t liề u b ứ c x b ằ n g c c p h n g p h p đ o trự c tiế p v b ă n g liêu k ế n h iệ t h u ỳ n h quang - P h n g p h p p h â n tíc h k íc h h o t p h ản tích p h ổ g a m m a x c đ ịn h tỷ số iso m e r 15 K h ả n ă n g s d ụ n g c s v ậ t c h ấ t , t r a n g th iế t b ị (tên c c p h ỏ n g th i n g h iệm s ẽ đ ợ c sứ dụ n g tro n g đ è tà i) - M áy g ia tố c c lc c tro n P rim u s -S ie m e n s b ệ n h v iệ n K - H ệ đ o g a m m a m y đ o liều B ộ m ô n V ật lý h t n h â n ,T r n g Đ H K H T N Đ H Q G H N - S ố liệu th ự c n g h iệ m d o n h ỏ m c n b ộ V iện V ật lý th u đ ợ c từ T ru n g tâ m m áy g ia tố c Pohang, H àn Q uổc 16 Khả họp tác quốc té - I lợ p tá c d /đ a n g c ỏ (tê n tồ c h ứ c v ấn đ ề h ợ p - lợ p tác SC c ó (tê n tơ c h ứ c v ấ n đ ê h ợ p tác) 10 tá c ) 17 Các hoạt động ughicn cứu đề tài - N g h iê n c ứ u lý th u y ế t X - Đ iề u tra k h ả o sát X - Xây dựng mơ hình thử nghiệm - Biên soạn tài liệu - Viết báo cáo khoa học - H ội th o k h o a h ọ c - T ập huấn - C ác hoạt đ ộ n g khác 18 K ế t q u ả d ự k iế n 18 ] Két khoa học - Dự kiến đóng góp cùa đề tài : + K ế t q u c ù a đ ề tà i b ổ s u n g số liệu th ự c n g h iệ m v ề tỳ sổ is o m e r c ù a p h n ứ n g q u arn g h ạt nhân + Làm sáng tỏ c chế tương tác electron với vật chất + Đ n h g iá s ự đ n g đ ề u c ù a s u ấ t liều c h iế u c h ù m p h o to n sin h từ m y g ia tố c d ù n g t r o n g x trị B ổ su n g số liệ u v ề p h â n b ố liề u b ứ c x th e o góc k h o ả n g c c h p h ụ c vụ c ô n g tá c c h ọ n hình học chiếu xạ tối ưu nâng cao chất lượng côn g tác điều trị mảy gia tốc xạ trị - Số báo, sách, báo cáo khoa học dự kiến công bố :3 báo báo cáo 'khoa h ọ c (c ó ] b ài b o h o ặ c b o c o k h o a học d ă n g trê n tạ p c h í q u ố c tế ) K ế t q u ả ứ n g d ụ n g - C c sàn p h ẩ m c ô n g n g h ệ - Khả ứng dụng thực té cùa kết K é t q u ả đ o tạ o - S ố c n h â n đ ợ c đ o tạ o tro n g k h u ô n k h ô c ủ a đ ề tài:0 - S ố th c s ĩ đ ợ c đ o tạ o tro n g k h u ô n k h ổ c ù a đề tài: 02 - S ố N C S d ợ c d o tạ o tro n g k h u ô n k h ổ c ù a dề tài: 11 (M òi i\( 'S học viên cao học cán cỏ ỉ phiêu cỉtiniỊ ký hướng dân sau d i hục) - Dơi m ới/bơ sung cho nội dung giáo trình/chun d c:iiò sung vào nội dung giàng ' ’V ật lý h t n h ã n ứ n g d ụ n g " c h o sin h vit*n c ao học c liu v ê n im n h V ật lý h t nhân Ị8.4 Kẻt tăng cường tiềm lực cho dun vị - K ét q u b i d n g c n bộ: - D ỏ n g g ó p c h o v iệ c tă n g c n g tra n g thiết bị 19 Nội d u n g tiến đ ộ th ự c củ a dê tài (các còng việc cán triên khai, thời hạn thực h iện v s ả n p h m đ t đ ợ c) TT Thời gian thực Từ tháng Đèn tháng Hoạt động nghiên cửu Sàn phàm Khoa học T h u thập v v iêt tô n g quan tài liệu /2 0 /2 0 9 X â y d ự n g đ ê c n g n g h iên u chi tiêt /2 0 /2 0 Tháng 1/2009 Tháng 5/2009 Tháng 3/2009 Tháng 10/2009 Tháng 12/2009 Tháng 10/2010 Tháng 8/2010 Tháng /2 1 báo khóa luận báo; 01 luận văn khóa luận tốt nghiệp 12/2009 Báo cáo tiên T hí n g h iệ m , thu thập sô liệu C h u y ên đ ê /N ộ i d u n g C h u y ên đ ê /N ộ i d u n g C h u y ên đ ê /N ộ i d u n g C h u y ên đ ê /N ộ i d u n g Tháng 2/2010 X lý kêt quà Tháng 8/2010 báo luận văn Hồn chinh sơ liệu V iê t b áo c o cá c c h u y ê n đ ê S ô c h u y ê n đ ê (n h m ụ c 2) H ộ i thào g iữ a k ỳ B ô su n g s ô liệu /th n g h iệ m /ứ n g dụng Tháng /2 10 T ô n g kêt s ô liệu Tháng 10/2010 V iê t b o c o tô n g h ợ p Tháng 11/2010 H ội th ảo lân cu ô i Tháng 11/2010 Tháng 12/2010 Tháng 12/2010 Tháng I lo n th iện b áo cá o N ộ p san p hâm N g h iệ m thu đ ê tài ỉ 12/2010 12 Báo cáo Báo cáo đề tài _ _ ị _ V ie tn a m N a tio n al U n iv e rsity , H anoi P R O JE C T P R O P O S A L S U M M A R Y ] P r o je c t T ilte: D eterm in ation o f the characteristics o f brem sstrah lun g photon and electro n on the electron accelerator and study o f p h otonu clear reaction s C o d e N u m b e r : Q G -0 P r o je c t L e a d e r : Dr B ui V an Loat- Departm ent o f P h ysics, C o lle g e o f S cien ce, VNU Directing Institution: College o f Science, VNU C ooperating Institutions: Institute o f Physics, Vietnam Academy of Science and Technology Institute o f Vietnam Archaeology Hospital K Field of Research: Nuclear Physics Duration: years, from 1/2/ 2008 to 30/12/2010 Project s Goals: Investigation o f the characteristics of bremsstrahlung photon and electron from electron accelerator in radiotherapy Study o f photonuclear reactions and isomer yield ratios in production photonuclear reactions Abstract: The radiations used at electron accelerator in radiotherapy are not the primary electron beam, but also the bremsstrahlung photons Bremsstrahlung photons are produced from direct interaction o f fast electron with nuclei o f target The main contents o f the Project: - Determination o f angular distrbution o f electron and photon radiation dose from Electron Primus-Siemens Accelerator in K- Hospital by direct method using dosimeter - Determination o f angular distrbution o f photon radiation dose from Electron PrimusSiemens Accelerator by direct method using themoluminescence method - Study on photonuclear reactions with emission o f many particles and isomeric crosssection ratios for photonuclear reactions Induced by high-energy Bremsstrahlung - Experimental determination o f isomeric ratios in photonuclear reactions measured by the activation technique 10 Expected Results - New Scientific Contributions: 03 - Contribution Trainning: + Graduation paper: 03 + Master Thesis: 02 11 Funding: - Total Funding: 80.000.000 VND - Sources of Funding: - Planned Budget: 80.000.000 VND 12 Possible International Cooperation: 13 Special Suggestion: Signature PHIÊU ĐĂNC KÝ K ẾT Q UẢ N G H IÊN CỨU C Ô N G NGHỆ Ị TÊN Đ Ê TÀ I X ác địn h đặc trưng cù a b ứ c xạ photon electron p h t từ m áy gia tố c electron ứng dụng nghiên cứu quang hạt nhân M ã số: Q G -09-06 C quan chủ trì đề tài: Đại học Quốc gia Hà Nội Đ ịa c h í: 144 Đ n g X u ân T h ù y, Q uận c ầ u Giấy, Hà Nội Tel: C q u a n q u ả n lý đ ề t i : Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Khoa Vật lý Địa ch ỉ: 3 N g u y ề n Trãi - T hanh X uân - Hà N ội Tel: 5583001 T kinh phí thực hiện: 80.000.000đ VN (tám mươi triệu đồng Việt Nam) Trong đó: Từ n gân sách N h n ớc: 0 0 0 đ Kinh phí Trường: đ Vốn tự có: 0đ T h òi gian nghiên cứu: Thời gian bắt đầu: Ngày tháng năm 2009 Thời gian kết thúc: Ngày tháng năm 2011 Tên cán phối h ọp nghiên cứu: CN Lê Tuấn Anh ThS Nguyễn Xuân Kử CN Nguyễn Văn Quân CN Lê Xuân Tình CN Trần Thế Anh CN Nguyễn Tiến Quân ThS Nguyễn Thế Nghĩa ThS Kiều Thị Hồng TS Nguyễn Văn Hùng TS Phạm Đức Khuê PGS.TS Nguyễn Quang Miên S'O đ ă n g ký đề tài Số chửng nhận đăng ký kết q u ả n g h iê n cử u Bảo m â t a Phổ biến rộng rãi b Phổ biến hạn chế Ngày c 80 Bảo mật Tóin tắt kết nghiên cứu - T ìm h iểu c c h ế tư n g tác củ a ch ù m e lec tro n đ ợ c gia tố c vớ i vật chât đặc tr n g cù a ch ù m b ứ c x p h oton electron từ lối cù a đâu m áy g ia tôc x trị I P rim u s- S ie m e n s T ỉm h iể u c ch ế củ a phàn ứ n g q uan g hạt nhân sin h nhiêu hạt Đã tiến hành xác định phân bố liều lối máy gia tốc Primus- Siemens du n g xạ trị Bệnh viện K phương pháp đo liều trực tiếp Kết thực n ghiệm chì ràng với chùm xạ photon mức lượng MV mức lượng 15 MV chùm electron lượng McV, MeV 12 MeV McV suất liều giảm theo Kết chi ràng phạm vi sai sơ nhò 1,5% giá trị lượng có xác suất lớn bàng lượng danh định Trong phạm vi kích thước 80% trường chiếu liều phân bố tương đối đơng đêu, ngồi biên khơng q 3cm liều giảm nhanh tới phơng Đây băng chứng thực nghiệm khảng định tính ưu việt cùa xạ trị bàng chùm xạ phát từ máy gia tôc Đã tiên hành xác định thực nghiệm tỷ số isomer hai phản ứng phản ứng q uang hạt nhân phương pháp đo phổ gamma Tỷ số suất lượng đông phân cùa p.hản ứng quang hạt nhân natIn(y,xn)110m'gIn với chùm xạ hãm lượng cực đ;ại M e V K ết q uả thu đ ợ c là: ± 0 Đã tiến hành xác định khả sử dụng vật liệu nhiệt huỳnh quang L.,iF:Mg,Cu,P đo liều môi trường xạ trị Kêt v«ới chùm photon lượng thấp ( nguồn 60Co), liều chiêu nhỏ hợn Gỵ có tín h iệu nhiệt huỳnh quang vật liệu LiF:Mg,Cu,P tỷ lệ thuận với liêu chiêu Với clhùm xạ phát từ máy gia tốc dùng xạ trị vùng tuyên tính m rộng c a o G y ỊKiiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghỉên cứu: C h ủ n h iệ m đ ề tài Hẹ) tên Bùi Văn Loát Họ>c hàm, hiọic vị PGS TS T h ủ trư n g c quan C h ủ trì đề tài C hủ tịc h H ội đ ồn g đ n h giá c h ín h T hủ trư ng quan Q u ản lý đề tải p c d ĩ í TLG 1ẢM o £ K ý' tên đóng dlấiu ú x í- 32 c ... 09-06 có tên gọi Xác định đặc trưng xạ photon electron phát từ máv gia tốc electron ứng dụng nghiên cứu quang hạt nhân ' coi tiếp Đe tài QG 07-06 Đối tượng Đe tài máy gia tốc electron SiemensPrimus... Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt Hà Nội 2011 BÁ O C Á O T Ó M T Á T a Tên đề tài: Tiếng việt Xác định đặc trưng xạ photon electron phát từ máy gia tốc electron ứng dụng nghiên cứu quang hạt nhân Tiếng... PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA CHÙM ELECTRON VÀ PHOTON TỪ MÁY GIA TỐC ELECTRON PRIMUSSIEMENS 2.1 Xác định phân bố liều chùm electron chùm photon từ máy gia tốc electron Primus- Siemens