VÀ NGOÀI PHÒNG 4.1 Giới thiệu chương trình MCNP
4.3.1.1. Mô tả phòng chụp:
Kích thước phòng:
Phòng dài 4,65 m theo trục Ox, rộng 3,3 m theo trục Oy, cao 3,5 m theo trục Oz.
Tường bằng bê tông dày 20 cm, bên trong có trát 1 lớp vữa barit dày 1,5 cm.
Trần bằng bê tông dày 30 cm.
Cửa ra vào phòng:
Cửa đẩy bằng thép, rộng 80 cm, cao 216 cm, dày 4 cm, bên trong có lát 2 mm chì.
Kính chì có kích thước 30x40 cm, dày 1 cm, có mép dưới cách sàn 126 cm, mép bên phải cách cửa thép 128 cm.
Gốc tọa độ:
Gốc tọa độ được chọn nằm trên sàn nhà, có chiều dương trục Oy hướng vuông góc với tường về phía kính chì, chiều dương trục Ox hướng vuông góc và hướng về phía tường bên trái (nhìn từ ngoài vào), chiều dương trục Oz thẳng đứng và hướng lên trên.
Hình 4.2. Mặt cắt (x,z) của phòng vẽ bằng MCNP5
Hình 4.3. Mặt cắt (y,z) của phòng vẽ bằng MCNP5 4.3.1.2. Mô tả bóng X-quang và colimator
Đĩa anode có dạng hình nón cụt với góc vát 160, bên trong là Molypden, bên ngoài phủ hợp kim Rheni và Volfram, đường kính 100 mm, điện thế cực đại 150 kV, dòng cực đại 5,6 A.
Đĩa anode và nguồn phát electron (cathode) đặt nằm trong một ống thủy tinh rút chân không có thành dày 2 mm, bên ngoài ống thủy tinh là môi trường không khí và lớp vỏ kim loại ngoài cùng bọc lấy ống bao gồm 2 lớp với lớp trong là 2,5 mm chì, lớp ngoài là 2,5 mm thép không gỉ.
Cửa sổ ra của chùm tia X có một lớp nhựa bakelite dày 1 mm.
Colimator:
Colimator có vỏ bằng thép dày 1 mm, gồm 3 lớp chì che chắn với lớp chì trong cùng (inner leaf) dày 2 mm, lớp chì giữa (middle leaf) dày 3 mm và lớp chì ngoài cùng (front leaf) dày 2 mm. Ngoài ra để lọc các tia X có năng lượng thấp, giúp nâng cao chất lượng hình ảnh và giảm suất liều chiếu lên bệnh nhân, giữa lớp chì trong và chì giữa có đặt một tấm lọc bằng nhôm (additional filter) dày 1,5 mm, tổng bề dày bộ lọc tương đương (total filtration) là 2,5 mm nhôm (với bề dày bộ lọc sẵn có – inherent filter tương đương 1 mm nhôm).
Hình 4.5. Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của bóng X-quang vẽ bằng MCNP5 4.3.2. Kiểm chuẩn mô hình
Để đánh giá mô hình đầu bóng X quang và tường che chắn đã xây dựng chúng tôi so sánh giá trị suất liều mô phỏng tính toán được từ đánh giá F4 đối với chùm tia X sơ cấp phát ra từ đầu bóng X quang ở các khoảng cách thay đổi so với tâm phát với suất liều đo được từ máy đo liều Piranha với cùng hình học tương tự. Do thông tin vùng hoạt của đầu dò không được mô tả chi tiết, cell mô tả đầu dò trong mô phỏng đối với đánh giá F4 được lấy với kích thước phỏng đoán là 1x1x1 cm. Bảng 4.1. trình bày kết quả so sánh suất liều thực nghiệm và mô phỏng(μSv/h) theo khoảng cách cũng như tỉ số suất liều của chúng.
Bảng 4.1. So sánh giữa suất liều thực nghiệm và mô phỏng (μSv/h) theo khoảng
cách Khoảng cách (cm) Suất liều thực nghiệm (μSv/h ) đo bằng Piranha
Suất liều mô phỏng (μSv/h ) Tỉ số giữa mô phỏng và thực nghiệm 50 1,81.108 1,90.108 1,05 60 1,26.108 1,48.108 1,18 70 9,49.107 1,18.108 1,24 80 7,30.107 9,61.107 1,32 90 5,81.107 7,94.107 1,37 100 4,69.107 6,67.107 1,42
Trung bình tỉ số giữa suất liều mô phỏng và thực nghiệm là 1,263. Độ lệch chuẩn của tỉ số qua các lần đo là 0,018.
Vậy tỉ số giữa suất liều mô phỏng và thực thế là 1,26 ± 0,02.
Nguyên nhân có sự sai lệch giữa kết quả mô phỏng và kết quả đo đạc thực nghiệm là do:
Về mô phỏng:
- Các thông số hình học, vật liệu mô tả đầu bóng và tường trong input file chưa thật sự chính xác so với thực tế.
- Quá trình tương tác giữa electron với vật chất chỉ được quan tâm ở khu vực bên trong ống thủy tinh rút chân không mà không quan tâm ở những khu vực khác nhằm rút ngắn thời gian chạy chương trình.
- Chưa mô phỏng được sự tán xạ của tia X với các dụng cụ khác trong phòng như giường bệnh nhân, tủ cao áp…
- Chưa biết rõ vật liệu và bề dày của vùng nhạy bên trong đầu dò Piranha nên cell đầu dò (cell 73) trong đánh giá F4 chưa được mô tả chính xác. Về đo đạc:
- Trong quá trình đo, đầu dò của Piranha có thể chưa được đặt ngay vị trí của tâm trường chiếu.
- Giá trị đo được trong Piranha có tính đến phông của môi trường.