ضرایب انباشت داده های مهمی در مسئله ی حفاظ سازی در مقابل تابش های هسته ای از جمله تابش گاما هستند که پاسخ آشکارساز به فوتون های بدون برخورد را تصحیح می کنند. دانستن ضریب انباشت برای مواد مختلف و ترکیبات آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پایان نامه ابتدا ضریب انباشت پرتودهی تابش گاما برای حفاظ کروی دو لایه ای ساخته شده از آب و سرب که ضخامت کل حفاظ بین mfp2 تا mfp10 تغییر می کرد با استفاده از کد محاسباتی (mcnp(monte carlo n-particle code systemاستخراج شد. چشمه ی فوتون نقطه ای، همسانگرد و در گستره ی انرژی mev 0/3 تا mev 10 در نظر گرفته شد. برای محاسبه ی ضریب انباشت علاوه بر برهم کنش های اوّلیه ی فوتون با ماده از جمله اثر فوتوالکتریک، پراکندگی کامپتون و تولید زوج، اثر پراکندگی همدوس و تابش ترمزی نیز منظور شده است. سپس داده های حاصل از اجرای mcnp به عنوان تابعی از هر یک از متغیرهای مستقل ضخامت لایه-ی آب، ضخامت لایه ی سرب و انرژی پرتو گاما رسم شد و نمودارها تحلیل شدند. بر اساس این تحلیل ها، فرم های مختلفی از روابط ریاضی بر حسب انرژی چشمه ی فوتون و ضخامت لایه های آب و سرب با تعداد ضرایب متفاوت به فرترن کد minuit داده شد تا این برنامه ضرایب معادله را به گونه ای محاسبه کند که رابطه ی مورد نظر، با کمترین خطای ممکن نسبت به نتایج mcnp ضرایب انباشت پرتودهی را به دست دهد. با امتحان کردن معادله های مختلف سرانجام یک رابطه ی چندجمله ای با 11 ضریب به دست آمد که ضرایب انباشت پرتودهی را با خطای زیر %2 نسبت به نتایج mcnp تولید می کرد.

سرطان یکی از مهم ترین نگرانی های جوامع امروزی است، بیش از یک سوم مردم در دوره ی زندگی شان مبتلا به سرطان خواهند شد. در حال حاضر تقریباً 14 میلیون نفر در دنیا با سرطان زندگی می کنند. روش های درمان مختلفی برای درمان تومورهای ناحیه مغز استفاده می شود که از بین آن ها پرتو درمانی و در بین روش های پرتو درمانی، پروتون درمانی به¬دلیل مزایای ویژه آن از اهمیت خاصی برخوردار است. ویژگی توزیع عمق-دز فیزیکی پروتون ها در بافت، با دزکم در ناحیه ورودی و بیشینه دز در ناحیه براگ و افت سریعی در نزدیکی انتهای بردشان مشخص می شود. همچنین قابلیت درمان تومورهای داخلی، کانونی بودن، قابلیت پهن شدن قله براگ و ابعاد کوچک ذرات از دیگر مزایای این روش می باشد که باعث می شود به بافت¬های سالم اطراف تومور آسیب کمتری نسبت به سایر روش های درمانی نظیر پرتو درمانی با اشعه x برسد. در حال حاضر عموماً برای به دست آوردن طرح درمان (توزیع دز در بیمار) از الگوریتم سریع استفاده می شود. به این صورت که ابتدا دز رسیده در فانتوم آب را محاسبه می کنند سپس تغییرات لازم بر باریکه، تجهیزات وموقعیت بیمار اعمال می شود. اما این روش دز حاصل از واپاشی پرتوزا در بافت را بررسی نمی کند. اگرچه محصولات پرتوزایی مانند (y 12/32=1/2t) h3 ، (d 53/3=1/2t) be7، (y 5730=1/2t) c14 و (y 2/6=1/2t) na22 که از برهم کنش پروتون با عناصر سازنده بافت به وجود می آید، طول عمر بالایی دارند به میزان کم تولید می شوند اما هسته هایی که با واپاشی پوزیترون زا به حالت پایه می رسند و طول عمرهای کوتاهی دارند مانند (min 20/3=1/2t) c11، (min 9/96=1/2t) n13 و (min 2/03=1/2t) o15 به اندازه ای تولید می شوند که محاسبه دز حاصل از آن ها حائز اهمیت است. این هسته ها بیشتر طی برکنش های c11(p,pn)c12، c11(p,α)n14، c11(p,αpn)o16، n13(p,γ)c12، n13(p,pn)n14، n13(p,α)o16، o15(p,n)n14و o15(p,pn)o16تولید می شوند. این پرتوزا های کوتاه عمر در طول مسیر پروتون و به ویژه در ناحیه براگ بیشترین مقدار خود را دارند. علاوه بر آن بخشی از فوتون های حاصل از نابودی اتم پوزیترونیم نیز جذب بافت می شود و ممکن است دز ناخواسته به اطراف بافت تحت درمان اعمال شود، اگرچه دز حاصل از آن ها کم می باشد اما غیر قابل چشم پوشی است و باید در طرح درمان مقدار آن محاسبه شوند. در این تحقیق میزان دز جذبی پروتون و ذرات ثانویه نظیر نوترون و پوزیترون در فانتوم سر با استفاده از کد شبیه سازی mcnpx 2.6 محاسبه شده است. در ابتدا به بررسی میزان تولید هسته های پوزیترون زا طی برهم کنش های مختلف پراخته شده است. سپس دستگاه های مختلف پروتون درمانی مانند میدان ووبلر، پراکنده ساز، ریج فیلتر و موازی ساز برای فانتوم آب طراحی شده و پس از آن میزان دز حاصل از پروتون، نوترون، پوزیترون و فوتون حاصل از نابودی پوزیترونیم برای فانتوم mird به همراه تومور با شعاع cm 3 واقع در مرکز آن توسط کد mcnpx محاسبه شده است. علاوه بر آن بخشی از فوتون های حاصل از نابودی اتم پوزیترونیم نیز جذب بافت می شود و ممکن است دز ناخواسته به اطراف بافت تحت درمان اعمال شود اگرچه دز حاصل از آن ها کم می باشد اما باید در طرح درمان مقدار آن محاسبه شود. نتایج حاکی از آن است برای پروتون های با انرژی mev190 میزان 8/85% 24/3 %،13/4 %و 24/7 % از کل دزی که به ترتیب به تومور، مغز، استخوان و پوست رسیده، ناشی از ذرات ثانویه مورد بررسی در این تحقیق است. هم چنین برای پروتون های با انرژی mev150 نیز میزان 9/1 %، 22/8 %، 44/6 % و 47/5 % از کل دزی که به ترتیب به تومور، مغز، استخوان و پوست رسیده، حاصل ازمجموع دز های پروتون، نوترون، پوزیترون و فوتون های حاصل از نابودی پوزیترونیم است.