با توسعه باریکه هسته ای رادیو اکتیو طی سالهای اخیر، توانمندی بالقوه ارزشمند این فناوری در تراپی با باریکه یونی مشخص شده است.از جمله چالش های رادیوبیولوژی تعیین میزان ونحوه دقیق توزیع دز در بافت است. دانش فیزیک برهم کنش یون با ماده جهت تحلیل مناسب داده ها، برای پژوهشگران مورد توجه بوده است. در این میان توان توقف پارامتری است که میزان عمق نفوذ باریکه در ماده را نشان می دهد. تعیین دقیق توان توقف و نیز اطلاع کامل از میزان برد و تفرق حاصل از برهم کنش باریکه با ماده ای نظیر بدن انسان، جهت تعیین انرژی مناسب باریکه یونی در تراپی با باریکه یونی، ضروری است. در این کار پژوهشی باریکه 15o با انرژی فرودی mev 23 که از بر هم کنش 15o(p ,n)15n تولید شده است، جهت برخورد به هدف ch2وau مورد استفاده قرار گرفته است. با بهره گیری از آشکار ساز سیلیسیم leda و کد شبیه سازی srim ، میزان یونیزاسیون، برد و تفرق حاصل از برهم کنش باریکه 15o اندازه گیری شد. همچنین سطح مقطع پراکندگی تجربی، سطح مقطع پراکندگی رادرفورد و در نهایت سطح مقطع نسبی بر هم کنش 15oبا هدف 12c و 197auمورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به برهم کنش رادرفوردی 197au( 15o,15o) 197auو خاصیت تقارن استوانه ای پراکندگی رادرفورد، از این خاصیت برای برآورد میزان انحراف باریکه فرودی 15o و تصحیح محور هندسی سیستم آشکارسازی استفاده شده است. علاوه بر این سطح مقطع برهم کنش 12c با 15o نیز گزارش شده است. این برهم کنش غیر رادرفورد بوده و با بکارگیری مدل اپتیکی امکان تحلیل برهم کنش بین این هسته ها ممکن می شود.

سرطان سینه یکی از شایع ترین سرطانها در کل جهان است سالانه 7 هزار زن ایرانی به این نوع سرطان مبتلا می شوند. با توجه به شیوع این بیماری در سنین پایین تر نسبت به سایر کشورهای اروپایی و آمریکایی، آسیب های اجتماعی، خانوادگی و اقتصادی آن در ایران، بسیار چشمگیر است. طبق گزارش وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی در بیست و چهارمین گردهمایی کشوری معاونان غذا و داروی دانشگاههای علوم پزشکی کشور هزینه یک دوره درمان سرطان سینه برای هر بیمار 34 میلیون تومان برآورد شده است که در صورت وجود یک سیستم غربالگری مناسب، تشخیص بیماری به موقع انجام شده و این امر به موفقیت درمان و کاهش هزینه آن کمک بسزایی می کند. در این پژوهش سعی می شود تا با تعیین عناصر در بافت های مختلف، معیار جدیدی برای غربالگری بیماران سرطانی بدست آید .در هر یک از این آزمایشگاه ها با توجه به توانمندی های موجود، روش های گوناگونی برای آنالیز عنصری مورد استفاده قرار می گیرد. این پژوهش در سازمان انرژی اتمی پژوهشکده واندوگراف انجام گرفت که روش اندازه گیری عناصر کم مقدار pixe(proton induced x-ray emission) بود که دارای دقت وحسایت بالایی می باشد و با نرم افزار gupix win تجزیه و تحلیل داده ها انجام شد که در فصل سوم عملکرد پیکسی بصورت کامل شرح داده شده است. نمونه موها از انیستیتوی سرطان واقع در بیمارستان امام خمینی تهیه گردید که به سه گروه سالم، سرطانی و انواع بیماریهای خوشخیم پستان (benign) تقسیم شدند. و غلظت عناصر s ,ca ,cl ,zn ,cu ,feرا مورد بررسی قرار دادیم. در مورد سطح عناصر ca ,cl ,fe باید گفت اختلاف معنی داری مشاهده نشده است. ولی غلظت عناصر ,zn ,cu s در نمونه موی سرطانی نسبت به گروه سالم کاهش یافته است.

شتاب¬دهنده الکترواستاتیک الکترون از قسمت¬های مختلفی تشکیل یافته است که مهمترین آنها عبارتند از: 1- چشمه الکترون 2- ستون شتابگر 3- تجهیزات خلاء 4- منبع تغذیه ولتاژ بالا. در این میان ستون شتابگر مهمترین قسمت شتاب¬دهنده می-باشد. الکترونها در داخل این ستون تحت تأثیر پتانسیل الکتریکی شتاب گرفته و به انرژی نهایی میرسند. علاوه بر شتاب دادن به ذرات در طول لوله شتابگر، باریکه به صورتی کانونی میشود که بدون اتلاف قابل توجه در اندازه در محل هدف به آن برخورد کند. به این ترتیب، شدت و ضعف میدان الکتریکی جهت کانونی کردن باریکه در طول ستون شتابگر اهمیت زیادی دارد. در ضمن گرادیان پتانسیل باید بهگونهای باشد که شتابدهی به الکترونها به شکل مناسبی انجام شود. در این پروژه ابتدا شکل ستون شتابگر و میدان الکتریکی در داخل لوله شتاب¬دهنده برای شتاب دادن به الکترون¬ها بررسی می¬¬شود. این بررسی چنان خواهد بود که باریکه خروجی الکترون¬هایی با انرژی در حدود kev 300 و شدت باریکه از مرتبه میلی آمپر باشد و باریکه خروجی خواص کانونی و موازی بودن را دارا باشد. برای طراحی از نرم¬افزار شبیه¬سازیcst که بر اساس روش مونت کارلو کار می-کند استفاده شده است. از طراحی انجام شده در ساخت لوله شتابگر الکترواستاتیک الکترون در پژوهشگاه علوم و فنون هستهای که ساخت آن به صورت یک اولویت در سازمان انرژی اتمی مطرح است، استفاده خواهد شد.

آشکارسازگایگرمولر (که بعنوان شمارنده g.m یا بطور ساده تیوب gm شناخته می شود) یکی از قدیمی ترین آشکارسازهایی است که در حوزه تابش موجود است. این شمارنده در سال 1928 به وسیله گایگر و مولر معرفی شد. این تیوب دارای توان آشکارسازی بالایی در شمارش ذره می باشد. یکی از عیبهای آن، این است که کارایی مفید آن در محدوده انرژی خاصی می باشد. در این پایان نامه سعی شده است تا با ارائه یک حفاظ مناسب ویک فاکتور افزایشی، کارایی مفید این آشکارساز در محدوده انرژی وسیعی (40kev-1225kev) گسترش یابد. نتایج این پژوهش در سه حوزه: علمی(نظری و محاسبه)، عملی(اندازه گیری در آزمایشگاه و ساختن حفاظ) و شبیه سازی (بوسیله کد mcnp4c) انجام شده است. با پژوهش هم زمان در هر سه حوزه، این فرصت ایجاد شده است تا اطلاعات ناقص هر حوزه با استفاده از اطلاعات ایجاد شده بوسیله سایر حوزه ها تکمیل شود.