روش آنالیز عنصری در داخل بدن به کمک روش xrf یکی از روش های آنالیز عنصری بدون تخریب می باشد که در خلال 40 سال گذشته بطور چشمگیری توسعه یافته و پیشرفت کرده است . این روش اندازه گیری با حساسیت کافی و مخاطره انگیزی کم خویش ، مخصوصاًدر رابطه با نظارت و مراقبت از گارگرانی که به دلیل شغلی در معرض آلودگی قرار دارند، اهمیت بسزای پیدا کرده است . علاوه بر آن استعداد این روش برای ردیابی و اندازه گیری داروی سیس پلاتین پس از شیمی درمانی بیماران سرطانی و اندازه گیری طلا پس از کریستو تراپی بمباران رماتیسمی محققین را بر آن داشت که برای بهبود طراحی و ساخت چنین سیستم هایی اقدام نمایند. در این راستا طی چندین سال گذشته علاقه شدیدی به استفاده از شبیه سازی مونت کارلو در مدل نمودن سیستم های فلورسانس اشعه ایکس بوجود آمده است . پژوهش حاضر نیز تلاشی برای اندازه گیری جیوه در کلیه با استفاده از بکارگیری نرم افزار شبیه سازی mcnp می باشد. در این پروژه سعی شده است با شبیه سازی محیط آزمایشگاهی و شرایط حاکم بر آن پارامتر های بهینه برای اندازه گیری حداقل کمینه آشکارسازی را بدست آورده ، و در نهایت سیستمی را برای این کار معرفی کند .

عناصر سنگینی همچون کادمیوم،پلاتین،طلا،جیوه، سرب و......که به عناصر واسطه نیزمعروف هستند، مانند دیگر عناصراز راههای مختلف از طریق آب، هوا، غذا و دارو وارد بدن شده و در قسمتهای مختلف بدن تجمع می یابند.وجود بسیاری از این عناصر در بدن قبل ار آنکه به عنوان یک نیاز ضروری برای عملکرد بدن مطرح باشد، به عنوان یک وجود سمی شناخته میشود. بنابراین لازم است که غلظت این عناصر سمی در اعضا و بافتهای مختلف بدن اندازه گیری و کنترل شود.در خلال 35 سال گذشته روش ساده، سریع و غیر تهاجمی xrf که یکی از روشهای آنالیز پرتوی است برای ا ندازه گیری این عناصر بکار برده شده است. به منظور بهبود دقت اندازه گیری و کمینه کردن حد آشکارسازی کاربردهای اخیر روش kxrf در اندازه گیری سرب استخوان به نسبت مقادیر استاندارد سنتی که گستره ای بین 2.3 سانتیمتر از فواصل کوتاهتر نمونه تا چشمه (s-sوcm5/) استفاده کرده اند. چنین تغییری بر دز تابشی نمونه تأثیر خواهد گذاشت. کار حاضر مقادیرانباشت انرژی-درفانتوم پای نمونه های انسانی متعلق به سنین مختلف را نشان میدهد. این شبیه سازی ها برای مدلهائی با گستره های سنی تقریبی،یکسال، پنج سال و بزرگسال و با فرض تمرکز سرب به میزان g/g?10در استخوان و 500 ملیون فوتون اجرا شده است. شبیه سازی های آزمایشی روی دامنه های فواصلs-s ،از 5/ تاcm 6 اجرا شده اند.انرژی ناشی از فرآیند های فوتوالکتریک و کامپتون که در استخوان و بافت نرم آشکارا نشان داده شده است. برای هر گروه سنی تحلیل مونته کارلو نشان می دهد که میزان انباشت انرژی در استخوان به نسبتی که نمونه نزدیکتر به چشمه قرار می گیرد افزایش پیدا می کند.از نتایج این تحقیق می توان برای تخمین تغییردر میزان دز دریافتی نمونه های سنی مختلف استفاده کرد،همچنین حداقل سطح آشکارسازی سیسیتم را مورد ارزیابی قرارداد.

هدف این تحقیق بررسی توانایی پرتو x فلئوروسانس برای اندازه گیری غلظت طلا با استفاده از رادیو دارو tc-99m برای بر انگیزش x مشخصه طلا با قرار دادن چشمه در داخل کلیه می باشد. از کد شبیه سازی مونت کارلو monp4c برای شبیه سازی فانتوم، چشمه و کولیماتور استفاده شد.

استفاده از شبیه سازی و روش مونته کارلو می تواند ضریب اطمینان کار با مواد و دستگاههای هسته ای را افزایش دهد و در آغاز هر طراحی تجربی یک شبیه سازی کامپیوتری مفید و قابل توجه می باشد. تحلیل عناصر سبک از روش های دیگر بدلیل ضعیف بودن پرتوهای ایکس لایه های اتمی اکثرأ بصورت محلی جذب می شوند وبه راحتی قابل آشکارسازی نیستند. در حالیکه با استفاده از روشnaa، پرتوهای گاما دارای انرژی کافی برای آشکار سازی وتحلیل می باشند. از آنجا که بعضی از عناصر با نوترون های تند و بعضی با نوترون های کند دارای سطح مقطع واکنش خوبی هستند، مجموعه ای که بتواند کلیه عناصر سبک و سنگین را شناسایی کند همواره مورد توجه محققین بوده است، در این طراحی بااستفاده از منابع مختلف تابش نوترون با تعبیه یک محل مناسب برای آنها این مطلوب، محقق شده است. با استفاده از آن طیف عناصر سبک با اندازه گیری شده و عناصر موجود در آن شناسایی شده وجرم فعال هر عنصر محاسبه، و با استفاده از روش مناسب راه حلی برای محاسبه کل جرم عنصر و کل جرم نمونه ارایه گردیده است. دراین مقوله با بررسی آشکارسازها طرح جدیدی از آشکارسازnai که در آرایش استوانه ای ساخته می شود، بکار گرفته شده است. در این پایان نامه با طراحی یک سیستم پرتودهی به بافت و سایر نمونه های دیگر، کلیه پارامترهای موثر در تحلیل عناصر با تاکید بر عناصر سبک بافت چربی بااستفاده از کد mcnp شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند، سپس با بررسی کلیه پارامترهای (چشمه، انرژی چشمه،جنس کلیماتور، طول و ضخامت کلیماتور،فاصله آشکارساز از نمونه، فاصله چشمه از نمونه، عمق نمونه، نوع آشکارساز، محل قرار گیری آشکارساز و هندسه آشکارساز. . .) و انتخاب مناسب ترین آنها، یک سیستم بهینه ارایه گردیده وبا استفاده از کد mcnp همانندسازی و طیف عناصر سبک با استفاده از این سیستم اندازه گیری شده است.

همانند اغلب سیستمهای تصویربرداری، کارآیی و کیفیت تصاویر در pet نیز با نویز آماری محدود شده است. با محاسبه دقیق زمان ورود دو فوتون با انرژیkev 511 در حلقه آشکارسازهای دور بیمار، مکان نابودی قابل محدود شدن در یک بازه است. این تکنیک که به طور قابل ملاحظه ای می تواند نویز آماری در مقادیر بازسازی شده را کاهش دهد، tof pet نامیده می شود. تعدادی دوربین pet با توانایی اندازه گیری tof در دهه 80 میلادی ساخته شدند. این دوربینها رزولوشن همزمانی حدودا 500 پیکو ثانیه داشتند و آنچنانکه انتظار می رفت سبب کاهش زیاد نویز آماری شدند. اما کارآیی پایین آنها بدلیل گران بودن تکنولوژیهای آن زمان و مخصوصا عدم وجود یک سوسوزن مناسب با خصوصیات زمانی سریع توام با توان ایستانندگی بالا، این تکنیک را بدست فراموشی سپرد. امروزه ساخت سوسوزنهای جدید در کنار پیشرفتهای قابل توجه در طراحی تیوبهای تکثیرکننده فوتونی و مدارات الکترونیک سریع بار دیگر توجه محققان را به tof pet جلب نموده است. در حال حاضر بعضی از اسکنرهای تجاری دارای کریستالهای با سرعت بالا و مناسب برای پیاده سازی تکنیک tof می باشند، ولی بدلیل مشکلات موجود در طراحی الکترونیک، کمپانیهای سازنده از این سیستمها در حالت بدون tof (non tof) استفاده می کنند. از آن جمله میتوان به جدیدترین طراحی سیستم pet/ct، با نام تجاری discovery rx ساخت کمپانی جنرال الکتریک، اشاره کرد که از کریستالهای سوسوزن lyso استفاده می کند، اما سیستم آشکارسازی pet در آن non tof بوده و مدارات الکترونیکی آن برای سوسوزن bgo بهینه شده اند. هدف از این تحقیق، با توجه به خصوصیات مناسب کریستالهای lyso برای بررسی پدیده زمان پرواز، پیشگویی عملکرد اسکنر pet در صورت بهینه سازی سیستم الکترونیک discovery rx، جهت پیاده سازی تکینک tof می باشد. در این راستا مدلسازی اسکنر pet با کد gate مبتنی بر روش مونت کارلو انجام شده است. در این تحقیق با بهبود پنجره همزمانی و استفاده از رزولوشن همزمانی در سیستم جمع آوری داده، بهبود عملکرد قابل تحقق در اسکنر pet سیستم discovery rx را بررسی کردیم. نتایج بدست آمده نشان می دهند نرخ رویدادهای تصادفی در پنجره های همزمانی باریکتر به شدت کاهش می یابد و بیشینه مقدار منحنی necr را تا حدود % 25 نسبت به سیستم موجود بهبود می دهد. علاوه بر این استفاده از اطلاعات tof و بهبود رزولوشن همزمانی در حداقل پنجره همزمانی ممکن (4 نانوثانیه)، بیشینه مقدار منحنی necr را تا %90 نسبت به طراحی کنونی افزایش می دهد. همگام با پیشرفتهای روز افزون در طراحی و ساخت تیوبهای تکثیرکننده فوتونی سریع و راندمان بالا، مدارات الکترونیک سریع، پردازشگرهای قوی و مخصوصا ساخت سوسوزنهای جدید با خصوصیات زمانی مناسب و قابلیتهای منحصر به فرد در آشکارسازی فوتونهای با انرژیkev 511 این تکنیک پس از سالها وقفه دوباره زنده شده است و تلاشها برای بهبود هر چه بیشتر زمانبندی در سیستمهای pet تا تحقق کامل مزیتهای این تکنیک همچنان ادامه دارد.