چکیده: باریکه های نوترونی را می توان در انواع مختلف واکنش های هسته ای ایجاد کرد. نوترون ها را نمی توان همانند ذرّات باردار شتاب داد، ولی می توان از نوترون های با انرژی بالا شروع کرده و انرژی آن ها را از طریق برخوردهای با اتم های محیط های مختلف، همانند گرافیت و آب کاهش داد. نوترون های حاصل می توانند انرژی خیلی پایینی داشته باشند و بدین ترتیب می توان چشمه ای از نوترون های با انرژی در ناحیه حرارتی ( کمتر از 1 الکترون ولت ) ایجاد کرد. در مرکز اتمی هندوستان (bhabha) یک چشمه نوترون حرارتی با قرار دادن شش چشمه نوترون در یک کند کننده گرافیتی ایجاد شده است که از آن برای کالیبره کردن آشکارسازهای نوترون های حرارتی استفاده می شود. توزیع شار نوترون ها در این چشمه نوترون ، در مرکز اتمی فوق الذکر توسط روش فعالسازی نوترونی اندازه گیری شده است. در بخش اوّل این پایان نامه ، توزیع شار نوترون ها در چشمه فوق با شبیه سازی سیستم توسط کد mcnpx محاسبه شده است. همچنین نتایج به دست آمده توسط کد با نتایج تجربی گزارش شده توسط مرکز اتمی bhabha مقایسه شده است. سازگاری خوب بین نتایج اندازه گیری شده با محاسبات نشان می دهد که برنامه شبیه سازی شده دارای دقت کافی برای طراحی چشمه هایی از این نوع برای درجه بندی آشکارساز های نوترونی می باشد. در ادامه با کمک این کد و یک چشمه نوترون با کند کننده آب (موجود در دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر اصفهان) ضریب درجه بندی شمارش (ضریب بازدهی)آشکار ساز که یک آشکار ساز نوترون های حرارتی می باشد محاسبه شده است. برای انجام این کار ابتدا یک چشمه نوترون در محیط آب شبیه سازی شد سپس شار نوترون در فاصله مشخصی از چشمه نوترون محاسبه گردید با استفاده از شار محاسبه شده، شمارش واقعی آشکارساز تعیین شد. در مرحله دوّم با قرار دادن آشکارساز در محل ، شمارش آشکار ساز به صورت تجربی اندازه گرفته شد و نهایتاً با استفاده از مقدار اندازه گرفته شده و مقدار محاسبه شده شمارش آشکارساز ، ضریب درجه بندی شمارش آن به دست آمد. واژه های کلیدی:mcnpx ، چشمه نوترون، آشکار ساز ، ضریب درجه بندی، کندکننده گرافیت.

در این پایان نامه با استفاده از کد محاسباتی mcnpx که بر اساس روش مونت کارلو تهیه و تنظیم شده است، وابستگی ضرایب انباشت پرتوگیری تابش گاما به انرژی، عدد اتمی و عمق نفوذ برای چشمه های نرمال، تک جهت و صفحه ای همراه با محیط جاذب صفحه ای دو لایه آب، سرب، بتن و آهن محاسبه شده است. بنابراین ابتدا تاثیر عدد اتمی بر روی ضرایب انباشت در دو انرژی 5/0 و 10 مگاالکترون ولت و در اعماق 5 و 10 پویش آزاد با در نظر گرفتن تابش ترمزی و پراکندگی همدوس بررسی شد و در گام بعدی به بررسی تأثیر انرژی فوتون ها بر روی این ضرایب در مواد مختلف و اعماق نفوذ 1، 6 و 10 پویش آزاد پرداخته شده است. در گام آخر به بررسی تأثیر عمق نفوذ بر روی ضرایب انباشت پرداخته ایم. مرحله اخیر در سه مرحله و در انرژی های 5/0 تا 10 مگاالکترون ولت انجام شده است. در مرحله اول این ضرایب بدون تأثیر پراکندگی همدوس و تابش ترمزی محاسبه می شوند. در مرحله دوم پراکندگی همدوس در نظر گرفته می شود ولی همچنان تابش ترمزی در نظر گرفته نخواهدشد و در نهایت در گام سوم این ضرایب با در نظر گرفتن تابش ترمزی و پراکندگی همدوس محاسبه خواهند شد. نتایج به دست آمده از کد mcnpx برای حفاظ های تیغه ای شامل موادی همچون آب، سرب، بتن و آهن نشان دهنده این است که پراکندگی همدوس تنها در انرژی های پایین و در مواد با عدد اتمی بالا موثر است و با افزایش انرژی فوتون این برهمکنش اهمیت خود را از دست خواهد داد و تأثیری بر روی ضرایب انباشت نخواهد داشت. دلیل این موضوع را می توان سطح مقطع بزرگ پراکندگی فوتون در انرژی های پایین دانست. در ضمن از بررسی تأثیرات تابش ترمزی بر روی این ضرایب متوجه می شویم که این برهمکنش در انرژی ها و عدد اتمی کوچک اهمیت ندارد ولی با افزایش انرژی و عدد اتمی اهمیت این برهمکنش نیز افزایش می یابد. برای مثال درصد تأثیر برهمکنش همدوس در عمق mfp4 و در انرژی های 5/0، 1، 3، 5، 6، 8 و 10 مگاالکترون ولت در محیط سرب از 29/28 در انرژی mev5/0 تا صفر در انرژی mev10، آهن از 47/8 در انرژی mev5/0 تا صفر در انرژی mev10، بتن از 43/2 در انرژی mev5/0 تا صفر در انرژی mev10 و در آب از 11/1 در انرژی mev5/0 تا صفر در انرژی mev10 تغییر می کند همچنین برای برهمکنش تابش ترمزی درصد تأثیر در محیط سرب از 43/0 در انرژی mev5/0 تا 27/95 در انرژی mev10، آهن از 18/0 در انرژی mev5/0 تا 42/24 در انرژی mev10 ، بتن از 14/0 در انرژی mev5/0 تا 62/7 در انرژی mev 10 و آب از صفر در انرژی mev5/0 تا 5/4 در انرژی mev10 تغییر می کند. بنابر این هنگامی که ضرایب انباشت به دست آمده دراین سه مرحله را برای یک ماده به صورت نمودار ترسیم کنیم متوجه خواهیم شد که از انرژی 5/0 تا 1 مگاالکترون ولت برهمکنش همدوس مهم و تابش ترمزی بی اهمیت است و در انرژیmev3 اهمیت این دو برابر می شود و با افزایش انرژی تابش ترمزی مهم و برهمکنش همدوس کم اهمیت خواهد شد.

یکی از روش های بررسی نقص های موجود در جامدات فلزی و غیر فلزی،اندازه گیری طول عمر پوزیترون (طیف نمایی طول عمر پوزیترون) در این مواد است. در این تحقیق با استفاده از چشمه na 22 ، که یک پرتوگامای 274/1 مگاالکترون ولت تقریباً همزمان با پوزیترون گسیل می کند، نقص های موجود در نمونه های فلزی آلومینیوم و مس و در نمونه های پلیمری پلی اتیلن، پلی متیل متاکریلیت و پلی تترا فلور اتیلن(تفلون) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار از یک سیستم همزمانی پیشرفته سریع/کند که شامل آشکارسازهای باریم فلوراید، آنالیزورهای تک کاناله زمانی، تبعیض گرهای کسر ثابت، تقویت کننده، پیش تقویت کننده سریع، مبدل زمان به دامنه، آنالیزور چند کاناله و دستگاه همزمانی سریع می باشد، استفاده شد. در ابتدا هر کدام از دستگاه های موجود در سیستم همزمانی با استفاده از یک اسیلوسکوپ پیشرفته تنظیم و مقدار قدرت تفکیک زمانی(fwhm) سیستم همزمانی با استفاده از یک چشمه کبالت 60 که دو پرتو گامای 33/1 و 17/1 مگاالکترون ولت تقریباً به طور همزمان گسیل می کند، برابر با 74/156 پیکوثانیه به دست آمد. بعد از تنظیما ت سیستم همزمانی، چشمه na 22 بین نمونه های مورد مطالعه قرار داده شد. پرتوی گامای 274/1 مگاالکترون ولت که تقریباً همزمان با پوزیترون گسیل می شود به عنوان پرتو شروع و یکی از پرتوهای گامای 511/0 مگاالکترون ولت که از نابودی پوزیترون با الکترون های موجود در حجم و یا در نقص های موجود در نمونه ها ایجاد می شود به عنوان پرتو توقف در نظر گرفته شد و به درون آشکارسازهای باریم فلوراید هدایت شدند. با استفاده از اختلاف زمانی بین پرتوهای گامای 274/1 و 511/0 مگاالکترون ولت طیف های طول عمر پوزیترون در نمونه های مورد مطالعه اندازه گیری شدند. طیف های به دست آمده با استفاده از نرم افزار lt9-2 و روش های ser وauto برای نمونه های فلزی و روش آنالیز چهار مولفه ای برای نمونه های پلیمری تجزیه و تحلیل شدند و مولفه های طول عمر پوزیترون و پوزیترونیوم (پارا و اورتو پوزیترونیوم) و شدت آنها به دست آمدند. سپس با استفاده از مولفه های طول عمر پوزیترون به دست آمده در نمونه های فلزی آلومینیوم و مس وجود نقص های تهی جا در این نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از مولفه های اورتوپوزیترونیوم به دست آمده در نمونه های پلیمری پلی اتیلن، پلی متیل متا کریلیت و پلی تترا فلوراتیلن اندازه حفره های موجود در این نمونه ها در مقیاس 1/0 نانومتر تعیین شدند.

در سال‏های اخیر توجه قابل ملاحظه‏ای به تولید جریان‏های حالت پایا در یک پلاسما با امواج فرکانس رادیویی( rf) شده است. مخصوصاً پیش بینی شد که این جریان‏ها به طور موثری با امواجی که سرعت‏های فاز چند برابر سرعت گرمایی الکترون دارند، تولید شوند. این محاسبات با آزمایش‏های بسیاری که در آن جریان با امواج هیبریدی پایین رانش پیدا کرده‏اند، تأیید شدند. این نتایج به ما اجازه استفاده از یک رآکتور توکامک حالت پایا که در آن جریان توروئیدی با امواج هیبریدی پایین رانده می‏شوند را می‏دهند. این روش تحت عنوان رانش جریان امواج هیبریدی پایین (lhcd) شناخته می‏شود که امواجی با فرکانس هیبریدی هستند. امواج هیبریدی پایین ترکیب فرکانس سیکلوترونی الکترون با یون اند که در محدوده 1 تا 8 گیگا هرتز قرار دارند. توان ایجاد شده در این روشmw 10 است. با وجود این‏که این روش تأثیر چندانی در گرم کردن پلاسما ندارد، می‏تواند باعث رانش جریان الکترون‏ها در راستای موازی با خطوط میدان مغناطیسی شود. رانش جریان به تولید جریان الکتریکی توروئیدی در ماشین پلاسما برمی‏گردد که جریانی است که حفره ماشین را دور می‏زند. هدف استفاده از این جریان این است که یک رآکتور همجوشی توکامک به طور پیوسته عمل کند. موج هیبریدی پایین ممکن است انرژی خود را با میرائی لانداو به الکترونها منتقل کند و باعث شود الکترون‏ها حرکت شتابدار در جهت بردار موج داشته باشند، بنابراین جریان الکتریکی رانش پیدا می‏کند. میرایی امواج همیشه با انتخاب محدوده سرعت‏های فاز موازی کنترل می‏شود. برای امواج lh تکانه از موج به الکترون‏های سریع در پلاسما در شرط تشدید منتقل می‏شود. این روش با حل عددی معادله فاکر- پلانک با یک جمله نیمه‏خطی اضافه شده مطالعه می‏شود. برای حل چنین معادله‏ای، پلاسما را همگن و دارای تقارن محوری حول میدان مغناطیسی توروئیدی فرض کرده و بنابراین معادلات فاکر- پلانک به معادله با یک بعد زمان و دو بعد سرعت کاهش می‏یابد. برای حل محاسباتی معادله فاکر – پلانک و شبیه سازی تزریق امواج هیبریدی پایین از برنامه lsc استفاده کردیم. برنامه lsc، یک برنامه محاسباتی و شبیه سازی امواج lh در حضور میدان الکتریکی است که جزئیات هندسی، پروفایل داده‏ها و معادلات مورد نیاز را به‏طور کامل در خود دارد. این برنامه توانایی‏های زیادی دارد. از مهم‏ترین توانایی‏های این کد می‏توان به محاسبه تابع توزیع ذرات در حضور اثرهای اختلالی، جریان و توان الکتریکی حاصل از نفوذ امواج در ذرات اشاره کرد. در این پروژه حل محاسباتی معادله فاکر-پلانک و شبیه سازی امواج هیبریدی پایین برای توکامک‏های nstx، mast، tftr و plt انجام گرفت. نتایج حاصل از این پروژه کارایی بالاتر توکامک‏های کروی در مقایسه با توکامک‏های چنبره‏ای بزرگ را نشان می‏دهد که باعث می‏شود شرط تحقق واکنش همجوشی خود نگهدار، بهتر صورت بگیرد و امکان همجوشی هسته‏ای با توان و کارایی بالاتری فراهم آید.

چکیده: باریکه های پرانرژی پروتون فواید مهمی در درمان تومورهای عمقی داخلی دارند.ویژگی توزیع عمق ـ دز فیزیکی پروتون ها در بافت، با دز کم در ناحیه ورودی و دز بیشینه ای در ناحیه براگ و افت سریعی در نزدیک انتهای بردشان مشخص می شود. وقتی پروتون ها از درون ماده میگذرند به دلیل برهم کنش پروتون ها با مواد درون بدن ذرات ثانویه ای ایجاد شده که منجر به بروز سرطان ثانویه، به ویژه درکودکان می شوند، از این رو لازم است تحقیقات بسیاری به منظور بررسی اثرات مثبت و منفی احتمالی پروتون درمانی انجام شود. بنابراین تمرکز این تحقیق تعیین دز اولیه و ثانویه است. یک چشمه پروتون تک انرژی شبیه یک باریکه مدادی در این شبیه سازی استفاده شد. محاسبات دز در دو مرحله صورت گرفت، در مرحله اول سر با استفاده از یک فانتوم استوانه ای آب ( با طول cm19و قطر cm19و با ضخامت cm5/0 از پلکسی گلاس) شبیه سازی شد، سپس ویژگی های پروتون نظیر توزیع عمق ـ دز بررسی شد. در مرحله بعد به منظور تخمین اثر تغییر چگالی هدف بر توزیع عمق ـ دز چگالی مواد فانتوم تغییر کرد، با افزایش چگالی بافت به میزان 5% دز پروتون کاهش یافت . سپس یک تومور کروی با قطر cm1 در فانتوم در نظر گرفته شد و محاسبات دز درون تومور و فانتوم اجرا گردید. ما از کد mcnpx نسخه ی 2.6.0 برای انرژی پروتون از 150 تا mev160 با گام های mev1 استفاده کردیم برای این که مقادیر یونش که مربوط به تخریب سلولی یا دز در هدف هستند را به دست بیاوریم. کد mcnpx کد شبیه سازی ترابرد تابش همه منظوره است که توانایی شبیه سازی باریکه های پروتون را دارد. این کد به داده های ورودی که هندسه و عوامل فیزیکی مسأله شبیه سازی شده را تعریف می کند احتیاج دارد. نتایج نشان دادند که انرژی 152 تا mev154 برای درمان تومور مناسب است. کودکان جمعیتی هستند که درمانشان مشکلات ویژه ای دارد چون آن ها نسبت به تابش حساس تر هستند. درمان تومورهای مغز کودکان با استفاده از تابش ( اشعه x) می تواند باعث آثار جانبی شدیدی نظیر ناهنجاری های غدد داخلی و تأخیر رشد شود، ولی مطالعات بالینی گزارش داده اند که درمان بیماران با سرطان سر و گردن با استفاده از پروتون ها آثار جانبی کمی دارد. پروتون درمانی بخش مهمی از درمان تومورهای مغز کودکان است، بنابراین به منظور تخمین دز در تومور مغز کودکان، فانتوم سر mird سن 5 سال که شامل بخش های زیر است: مغز، جمجمه، سر و پوست شبیه سازی شد. ترکیب عناصر هر نوع بافت از داده های icrp23 گرفته شد و توموری با قطر mm10 درون مغز در نظر گرفته شد و دز اولیه و ثانویه محاسبه شد . نتایج شبیه سازی نشان داد بهترین محدوده انرژی برای این که کاملاً تومور مغز را پوشش دهد از انرژی 123 تا mev125 است و دز نوترون ثانویه 100 مرتبه کمتر از دز پروتون های اولیه است که دلیلی است بر این که دز ثانویه در پروتون تراپی نسبتاً کوچک است. شبیه سازی های اولیه با کد srim/trim تأیید شدند.

آشکارسازی و اندازه گیری انواع تابش های محیطی، از سال ها پیش مورد توجه بوده است. در میان روش های مختلفی که به این منظور پیشنهاد شده است، آشکارسازی رد ذرات باردار در مواد جامد، به دلیل مزیت های منحصر بفردش از جایگاه ویژه ای برخوردار است. آشکارسازی رد منوط به فرآیندی شیمیایی است، که موجب گسترش رد پنهان می شود. این فرآیند که به "سونش آشکارساز" موسوم است، امکان مشاهده ی رد را با میکروسکوپ نوری فراهم می کند. برای داشتن بیشترین بازده آشکارسازی لازم است فرآیند سونش در شرایط خاص صورت گیرد. غلظت و دمای محلول شیمیایی و همچنین مدت زمان انجام فرآیند، مولفه-هایی هستند که باید با توجه به ویژگی های پرتو و جنس آشکارساز مشخص شوند، که تعیین این شرایط برای آشکارساز cr-39، یکی از اهداف پژوهش حاضر است. برای این منظور رد ذرات آلفای مربوط به چشمه ی am241، با انرژی mev 48/5 به وسیله ی آشکارساز cr-39 آشکار شد. که در این مورد بهترین شرایط سونش محلول naoh با غلظت 6 نرمال در دمای 70 حاصل شد. بیشترین مقدار بازده آشکارسازی پس از حدود 6 ساعت و 30 دقیقه سونش در این شرایط 9/75 درصد بود که به روش شمارش تعداد ردهای قابل مشاهده در سطح آشکارساز به دست آمده است. به علاوه، سایر شرایط انجام فرآیند مذکور، از جمله استفاده از همزن در محلول، نوسانات دمایی و یا تغییرات غلظت باید مورد توجه قرار گیرند. در این روش آشکارسازی هندسه ی رد اطلاعات مفیدی راجع به پرتو فرودی به همراه دارد، که دست یابی به آنها با اندازه گیری پارامترهای مختلف رد میسر می باشد. عمق رد و قطر دهانه ی آن، از جمله ی این پارامترها هستند؛ که کمیت هایی نظیر انرژی و جرم یون فرودی را می توان به آنها مربوط دانست. در نهایت کدهای شبیه سازی رد از جمله track_test و cr39 که امکان دسترسی به پارامترهای مختلف رد را فراهم می کنند، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج تجربی با خروجی این برنامه ها ارزیابی شد، که با کد cr39 هم خوانی بهتری را نشان می داد. همچنین برد ذرات آلفا با استفاده از کدهای mcnpx و srim محاسبه شد، که توافق خوبی را نشان می داد. یکی از عواملی که در شکل گیری رد نقش اساسی دارد، آهنگ سونش حجم آشکارساز، است. این کمیت به عوامل مختلفی از جمله شرایط سونش بستگی دارد، از همین جهت روش های اندازه گیری مورد بررسی قرار گرفت و محدودیت ها و شرایط به کارگیری هر یک ارزیابی شد.

اشتعال سریع یکی از روش های هم جوشی در محصورسازی به روش لختی (icf) است. در این روش مرحله پرتودهی ساچمه در دو مرحله انجام می گیرد. در مرحله اول پرتودهی به منظور پیش گرم کردن ساچمه مورد استفاده قرار می گیرد. در مرحله دوم پرتودهی، در اثر برهم کنش باریکه لیزر پرانرژی با لایه فلزی تعبیه شده در داخل ساچمه سوخت دوتریم-تریتیم، الکترون های نسبیتی با انرژی چندین مگاالکترون ولت(mev) تولید می شوند. سپس الکترون ها به سرعت درون سوخت فوق چگال نفوذ می کنند و با جای گذاری انرژی خود در ناحیه کوچکی از ساچمه باعث گرم شدن آن تا دمای kev 10 می شوند که باعث اشتعال در ساچمه می گردد. اشتعال سریع در آزمایشگاه های لیزر در عمل نیز مورد آزمایش قرار گرفته است به عنوان مثال در hiper، پرتودهی در مرحله اول با انرژی در حدود kj 70 به منظور پیش گرم و متراکم ساختن ساچمه و در مرحله دوم با انرژی در حدود kj 200 به منظور ایجاد جرقه اشتعال و در نهایت انجام هم جوشی مورد استفاده قرار گرفته است. از مزیت های این روش استفاده از لیزرهایی با پرتوهای کم انرژیتر است. به عنوان مثال در لیزرهای مورد استفاده در مرکز تحقیقات هم جوشی آمریکا (nif) که از روش اشتعال مستقیم استفاده می شود به پرتوهایی با انرژی در حدود mj 2 نیاز است. همچنین افزایش بهره هم جوشی از مزیت های دیگر روش اشتعال سریع می باشد. با استفاده از ساچمه های استوانه ای و اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی می توان جریان پلاسما را بیش تر در مرکز ساچمه و روی محور استوانه متمرکز کرد تا اتلاف گرمایی ناشی از برخورد ذرات پلاسما با دیواره های ساچمه به کم ترین مقدار خود برسد و در نهایت باعث افزایش بهره انرژی شود. این روش به عنوان هم جوشی در هدف های مغناطیده (mtf) شناخته می شود. ما دو حالت یکی میدان مغناطیسی با شدت 5 تسلا و دیگری بدون اعمال میدان مغناطیسی را در نظر گرفتیم و تفاوت این دو حالت را به وسیله کد fct بررسی کردیم. هدف از بررسی این دوحالت نمایش تأثیر میدان مغناطیسی بر ساچمه های icf و بررسی کمیت های ماکروسکوپی چگالی، دما و فشار پلاسما با استفاده از معادلات مگنتوهیدرودینامیکی(mhd) بوده است. در نهایت با شبیه سازی منطقه داغ، در حالت وجود میدان مغناطیسی به شدت 5 تسلایی که به عنوان نمونه ای عملی درنظر گرفته شد، افزایش نسبی دما و چگالی را به ترتیب بیش از 5 و 19 درصد در مرکز منطقه داغ به دست آوردیم.

در قسمت اول این رساله جستجو برای یافتن ابعاد اضافه تحت نظریه add در حالت نهایی دو الکترونی با توجه به داده های واقعی گرفته شده از برخورد پروتون-پروتون در آزمایش cms واقع در برخورد دهنده بزرگ هادرون lhc انجام شده است. داده های مورد تحلیل شامل داده هایی با درخشندگی جمع شده معادل با{1-}^5fb درانرژی مرکز جرم 7 tev در برخورد پروتونها با یکدیگر و داده هایی با درخشندگی جمع شده معادل با{1-}^19.6fb در انرژی مرکز جرم 8 tev می باشند. این جستجو در فرایندهایی انجام شده است که شبیه فرایند های درل-یان در مدل استاندارد ذرات هستند. در این فرایندها گراویتون به جای بوزون z و قرار می گیرد و باعث افزایش در سطح مقطع تولید دو الکترون در حالت نهایی می شود. این افزایش خود را در طیف نهایی جرم ناوردای دو الکترون نشان می دهد. رویداد های زمینه برای این حالت نهایی از فرایند های مختلف مدل استاندارد منشا می گیرند. روشهایی بر اساس داده های واقعی برای تخمین این رویداد های زمینه مورد استفاده قرار گرفته است. سپس مقادیر انتظاری از مدل استاندارد با داده های واقعی به دست آمده از برخورد پروتون-پروتون با توجه به عدم قطعیتهای آماری و سیستماتیک مقایسه شده اند. هیچ گونه انحرافی از مدل استاندارد مشاهده نشد. سپس داده های واقعی برای قرار دادن حد بر روی پارامتر های مدل مورد استفاده قرار گرفتند. در قسمت دوم پایان نامه برهمکنش های ناهنجار کوارک تاپ مورد مطالعه قرار گرفته است. در گام اول برهم کنشهای ناهنجار کوارک تاپ به صورت تعویض طعم با جریان خنثی از طریق کانال tw برای تولید کوارک تاپ تنها مورد بررسی قرار گرفته است. تقارن بارموجود درکانال tw در حضور این برهمکنشهای ناهنجار شکسته می شود. با بهره جستن از این مشخصه بر روی جفت شدگی های این برهمکنش ها حد قرار داده شده است. در گام دوم همبستگی زاویه ای در واپاشی کوارک تاپ در مدلهای بسط داده شده از نظریه استاندارد مورد بررسی قرا رگرفته شده است. از این همبستگی در استخراج سطح مقطع تولید کوارک تاپ تنها در کانال t که مهمترین کانال تولید کوارک تاپ تنها است استفاده می شود. پایداری این همبستگی در برابر خطاهای سیستماتیک مختلف در مطالعات قبلی انجام شده است. در این مطالعه پایداری این همبستگی در حضور مدلهای بسط داده شده از مدل استاندارد ذرات مانند، tc2 و 2hdm بررسی شده است.

پرتو درمانی از موفق ترین روش های درمان تعدادی از بیماری ها از جمله سرطان می باشد. پرتودرمانی به درمان بیماری با استفاده از پرتو ها می پردازد. با توجه به این که چشمه پرتوزا در چه فاصله ای از بدن بیمار قرار بگیرد، پرتو درمانی به دوبخش درمان از راه دور و درمان از راه نزدیک تقسیم می شود. از جمله دستگاه هایی که در درمان از راه دور مورد استفاده قرار می گیرند، شتابدهنده های پزشکی می باشند که در دو مد فوتونی والکترونی کار می کنند. فوتون ها به دلیل اثر حفاظت پوست وعمق نفوذ بالا در درمان تومورهای عمقی به کار می روند. در مد فوتونی دستگاه،الکترون ها از طریق برخورد با یک هدف،در اثر پدیده تابش ترمزی ،فوتون تولید نموده و این پرتو توسط سایر اجزای شتابدهنده همسو و یکنواخت شده و در درمان به کار می رود. در شتابدهنده ها از برخورد فوتون ها و الکترون های پرانرژی با اجزای شتابدهنده،نوترون تولید می شود. سطح مقطع برخورد برای واکنش(e,n) درحدود10برابر کوچکتر از سطح مقطع برخورد برای واکنش(γ,n) است، بنابراین تولید نوترون ها در مد فوتونی از اهمیت بالاتری برخوردار است. تولید این نوترون ها باعث دریافت دز اضافی توسط بیمار می شود. نوترون ها دارای ضریب کیفیت (q)بالایی نسبت به پرتوهایγ هستند. از طرف دیگر نوترون ها دارای نسبت ازدیاد اکسیژن) (oer کوچکتر از حد معمول هستند و بنابراین دز پایینی از آن ها نیز برای از بین بردن بافت های بیمار کافی است. پس لازم است طراحی حفاظ های مناسب در کاهش دز نوترون ها مورد بررسی قرار بگیرد. در این تحقیق از کد مونت کارلویی mcnp برای شبیه سازی شتابدهنده ساترن 20 و فانتوم آب استفاده شدو نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی دز سنجی مقایسه شد که تطابق خوبی بین آن ها وجود داشت. این کار به منظور اعتبار سنجی کد انجام گرفت. به منظور کاهش دز نوترون ها ،از حفاظ هایی باجنس ها و ابعاد متفاوت در فواصل متفاوت از کولیماتورها استفاده شد. در هر مورد شبیه سازی ها با استفاده از کد مونت کارلویی mcnp انجام گرفت. دز نوترون ها در شرایط متفاوت محاسبه شد و با حالت بدون حفاظ مقایسه شد. از سه ماده پلی اتیلن،پلکسی گلاس و گرافیت به عنوان حفاظ استفاده شد که از بین آن ها پلی اتیلن بالاترین درصد کاهش ها و گرافیت کمترین میزان کاهش ها را به خود اختصاص داد.

سرطان کبد یکی از رایج¬ترین سرطان¬ها در دنیاست که تاکنون روش¬های مختلفی برای درمان آن به کار رفته است. در میان این روش¬ها، پروتون درمانی به دلیل واگذاری بیشترین انرژی پرتو در قله براگ و داشتن برد کوتاه، بر سایر روش¬ها برتری دارد. با این وجود به دلیل برهم¬کنش¬های هسته¬ای پروتون با هدف، ذرات ثانویه مانند نوترون تولید می¬شوند. این ذرات خطر ابتلا به سرطان¬های ثانویه را افزایش می¬دهند. لذا در این پژوهش، قصد داریم دز پروتون و نوترون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد را در پروتون درمانی تومور کبد محاسبه نماییم. بنابراین به منظور ساده¬سازی، ابتدا چشمه پروتون را به صورت دیسک در نظر گرفته و آن را در مقابل فانتوم mird قرار می¬دهیم. هدف درمانی به صورت توموری کروی با قطر cm 5/0 در عمق¬های cm5/2، 5 و 9 از سطح کبد طراحی شده است. سپس شبیه¬سازی درمان با انرژی¬های مختلف چشمه انجام شده و انرژی بهینه برای درمان این تومورها mev 86، 106 و 133 تعیین شده است. سپس با به کارگیری انرژی بهینه درمان برای هر تومور، دز پروتون، نوترون و گامای جذب شده در تومور و بافت سالم کبد تعیین شده است. در مرحله بعد دستگاه پروتون درمانی با سیستم پراکندگی منفعل شامل چرخ تعدیل برد، پراکنده¬ساز شکل¬یافته، تغییردهنده برد و کلیماتورها طراحی شده و در مقابل استوانه از جنس بافت نرم قرار گرفته است. سپس با شبیه¬سازی هریک از هشت گام اول چرخ تعدیل برد، منحنی عمق-دز پروتون برای هریک از گام¬های چرخ تعدیل برد رسم شده است. در نهایت منحنی عمق-دز کلی از برهم¬نهی منحنی عمق-دز گام¬های مختلف به دست آمده و رسم شده است. نمودار عمق-دز نشان می¬دهد که از برهم¬نهی منحنی عمق-دز هشت گام اول چرخ تعدیل برد، ناحیه¬ای با دز یکنواخت و با عرض cm 5 ایجاد می-شود. چنانچه تومور در این محدوده مکانی قرار گیرد، دز یکنواخت بالایی دریافت خواهد کرد. سپس شبیه¬سازی درمان برای تومورهای کبد انجام شده است. به این منظور ابتدا تومور کروی با قطر cm 5 در عمق cm 11 از سطح کبد طراحی شده است. در ادامه چشمه به صورت تابعی گاوسی با انرژی متوسط mev 200 در نظر گرفته شده و پس از تعیین تغییر دهنده برد مناسب دز پروتون جذب شده به ازای هر ذره پروتون در تومور و بافت سالم کبد برابر gy/par.s 12-10× 32/3 و 13-10× 57/4 به دست آمده است. همچنین به منظور بررسی اثر تابش¬های ثانویه، دز نوترون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد محاسبه شده است. طبق نتایج، دز نوترون جذب شده در تومور برابر /par.s sv 14 -10× 37/3 و دز نوترون جذب شده در بافت سالم کبد برابر/par.s sv 14-10× 85/1 است.در مرحله بعد تومور کروی با قطر cm 5 در عمق cm 6 از سطح کبد جایگزین شده است. سپس شبیه¬سازی درمان برای چشمه با انرژی متوسط mev 180 انجام شده است و دز پروتون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد برابر gy/par.s 12-10× 94/1 و 13-10× 04/2 محاسبه شده است. همچنین دز نوترون جذبی در تومور و بافت سالم کبد، برابر /par.s sv 14-10× 61/1 و 15-10× 34/6 به دست آمده است.طبق نتایج به دست آمده، برای تومور در عمق cm 11 از سطح کبد، دز پروتون جذب شده در تومور حدود 26/7 برابر دز پروتون در بافت سالم کبد است. همچنین برای تومور در عمق cm 6 از سطح کبد، این ضریب تقریباً برابر 9 است. این نتایج نشان می-دهد چنانچه از پروتون درمانی برای درمان تومورهای سرطانی کبد استفاده شود، می¬توان دز پروتون بالایی بر تومور متمرکز کرد، در حالی که دز پروتون جذب شده در بافت سالم کبد بسیار کم است. همچنین از آنجا که دز جذبی ناشی از نوترون می¬تواند منجر به سرطان¬های ثانویه شود، بررسی روش¬های کاهش این دز بسیار مهم است.

طی سال های اخیر روش های مختلفی برای استفاده از انرژی همجوشی پیشنهاد شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. یکی از این روش ها، روش اشتعال سریع می باشد. در این روش مراحل متراکم کردن ساچمه و اشتعال آن جداگانه انجام می گردد. ابتدا ساچمه با باریکه های یونی یا لیزری تا چگالی سطحی بالای سوخت،دردمای پایین متراکم می گردد. در این مرحله فقط سوخت تا حد زیادی متراکم می شود ولی اشتعال صورت نمی گیرد و ناپایداری هیدرودینامیکی رخ نمی دهد، سپس با فاصله زمانی 50-10 پیکوثانیه از باریکه ی لیزر با توان بالا و طول موج کوتاه 0.2 میکرومتر برای گرم کردن ناحیه مرکزی استفاده می شود. در این روش یک ناحیه مخروطی شکل با پوشش ورقه طلا یا عناصر دیگری مثل آلومینیوم ایجاد می گردد، باریکه ی لیزری به ناحیه تابانیده می شود و پالس لیرزی، الکترون ها و یون های محیط را تا رسیدن به چندین mev انرژی شتاب می دهد. الکترون های نسبیتی ایجاد شده 100-10 کیلو ژول انرژی به ناحیه مرکزی منتقل می کنند و اشتعال با تشکیل پلاسما صورت گرفته به ناحیه سوخت سرد پیشروی می کند .ما در این پژوهش نمودار شار، آهنگ انتقال انرژی و توان توقف را برای دو حالت بدون ورقه آلومینیوم و بعد از قرار دادن ورقه آلومینیومی در ناحیه سوخت محاسبه و باهم مقایسه می کنیم.روش دیگری که در این پروژه برای همجوشی هسته ای به کار می بریم، روش اشتعال شوکی می باشد.روش اشتعال شوکی در دو مرحله انجام می گیرد، در مرحله ی اول ساچمه سوخت توسط لیزر، یون های سنگین و یا یون سبک پرتودهی می شود. این پرتوهای محرک باعث متراکم شدن ساچمه سوخت می شوند به همین دلیل مرحله نخست، مرحله ی تراکم نام گذاری می شود. در این مرحله از پرتوهای با توان پایین تری نسبت به مرحله ی دوم، که مرحله ی اشتعال است، استفاده می شود.در مرحله دوم موسوم به مرحله ی اشتعال، دقیقا زمانی که در انتهای مرحله تراکم قرار داریم، یک پالس با شدت بالاتری نسبت به مرحله ی تراکم ؛ به هدف متراکم شده تابانیده می شود. ما در این پژوهش روابط مربوط به اشتعال شوکی را با داده های مختلف بررسی می کنیم. از مقایسه نتایج دو روش اشتعال سریع واشتعال شوکی برای یک ساچمه سوخت معلوم می گردد که انرژی مورد نیاز برای رسیدن به شرایط اشتعال در روش شوکی تا حدود 30 درصد کمتر از اشتعال سریع است و در نتیجه بهره ی انرژی این روش نیز بالاتر از حالت اشتعال سریع خواهد بود.