چشمه های آب گرم زیرزمینی برای بسیاری از مردم چه از نظر خواص درمانی چه از دیدگاه جاذبه های توریستی اهمیت زیادی دارند. با توجه به فضای بسته اطراف حوضچه ها، برای مردمی که مدت زیادی در حوضچه های آب گرم معدنی با اکتیویته زیاد سپری می کنند باید تمهیدات مناسب در برابر خطرات ناشی از تابش های رادیونوکلید موجود در آب اندیشیده شود. سنجش رادیونوکلیدهای موجود در آب و تعیین میزان اکتیویته آنها توسط بسیاری از پژوهشگران با راهکارهای مختلف اندازه گیری هسته ای در تمام نقاط دنیا در حال انجام است.رادیونوکلئیدها بخصوص در شرایطی که از راه بلع و تنفس به درون بدن برده می شوند با توجه به نحوه توزیع آنها در بدن، طول مدت زمانی که در بدن حفظ می شوند و نوع انرژی تابشی گسیلی، می توانند صدمات جبران ناپذیری همانند سرطان (سرطان استخوان و سرطان خون)، اثرات ژنتیکی، صدمه به عروق خونی یا القاء آب مروارید عدسی های چشم و ناباروری را ایجاد کنند.در این پژوهش ایزوتوپ های پرتوزای 14 چشمه آب گرم زیرزمینی در جاده هراز با روش طیف سنجی پرتو گاما تعیین واکتیویته آنان اندازه گیری شده است. چشمه های اندازه گیری شده در زیر فهرست شده اند. آب گرم لاریجان،استراباکو- آمل،هرمس-اسک ،چشمه عمارت آمل، اسک- آمل،آبعلی - هراز،آب البرز - آبعلی،چشمه اعلا - دماوند،آب آهن - لاریجان،قلعه دختر - هراز، زاغ چشمه – اسک آمل، استل سر - لاریجان،ماکلین سر - لاریجان،رامسر نمونه برداری و آماده سازی نمونه: در ابتدا بطری های 5/1 لیتری آب معدنی با اسید نیتریک رقیق شستشو و سپس با آب مقطر آب کشی شده است. با مراجعه به سرچشمه های ذکر شده از هر کدام دو بطری آب مورد نظر پر شد و دمای نمونه در محل اندازه گیری شده است. سپس نمونه ها برای اندازه گیری به آزمایشگاه واندوگراف پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای منتقل شده است. برای طیف سنجی پرتو گاما به ترتیب از نمونه های موجود هر بار یک لیتر از نمونه مایع چشمه آبگرم مشخص به ظرف مارینلی یک لیتری (ظرف مارینلی با هندسه خاص سبب می شود که نمونه مورداندازه گیری حول ماده فعال آشکارسازی قرار گیرد تا بهره آشکارسازی افزایش یابد) منتقل شده و برای جلوگیری از نشت بخوبی آببندی شده است. برای شمارش کافی و کاهش خطای آماری شمارش، طیف سنجی پرتو گاما برای هر نمونه به مدت 30000 ثانیه انجام شده است. طیف سنجی پرتو گامای نمونه های آبگرم زیرزمینی: برای انجام اندازه گیری از ابزار اندازه گیری هسته ایی شامل آشکارساز hpge، تقویت کننده، تحلیل گر بس کانال استفاده شده است. قدرت تفکیک آشکارساز در انرژی kev 1400 برابر kev2 اندازه گیری شده است. برای کاهش تابش زمینه ناشی از پرتو های کیهانی، محفظه برهم کنش به شکل مکعب مستطیل مورد استفاده از جنس سرب به ضخامت mm5 بوده که برای کاهش پرتو های ایکس حاصل از سرب، لایه داخلی آن با صفحه مسی ضخیم پوشش داده شده است. داده های جمع آوری شده با استفاده از نرم افزار های مناسب آنالیز پرتو گاما تحلیل شده است. برای تحلیل مناسب داده های طیف سنجی پرتو گاما، اندازه گیری بازدهی آشکارساز هسته ای برای انرژی های مختلف مورد نیاز است. برای این منظور از چشمه استاندارد مایع با تنوع مناسب چشمه رادیواکتیو با مقادیر مشخص اکتیویته مرکز حفاظت در برابر پرتو سازمان انرژی اتمی ایران استفاده شده است. در شکل 1 منحنی بازده آشکارساز hpge تعیین شده با چشمه های رادیواکتیو استاندارد مایع نشان داده شده است. برای تعیین اکتیویته مطلق هر نمونه طیف سنجی پرتو گامای ناشی ازتابش زمینه در محفظه مخصوص اندازه گیری نیز ضروری است و به این دلیل طیف زمینه در بازه زمانی نظیر طیف سنجی پرتو گامای نمونه ها انجام شده است. -روش های آزمایشگاهی نمونه برداری و آماده سازی نمونه در ابتدا بطری های 5/1 لیتری آب معدنی با اسید نیتریک رقیق شستشو و سپس با آب مقطر آب کشی شده است. با مراجعه به سرچشمه های ذکر شده در جدول 1 از هر کدام دو بطری آب مورد نظر پر شد و دمای نمونه در محل اندازه گیری شده است. سپس نمونه ها برای اندازه گیری به آزمایشگاه واندوگراف پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای منتقل شده است. برای طیف سنجی پرتو گاما به ترتیب از نمونه های موجود هر بار یک لیتر از نمونه مایع چشمه آبگرم مشخص به ظرف مارینلی یک لیتری (ظرف مارینلی با هندسه خاص سبب می شود که نمونه مورداندازه گیری حول ماده فعال آشکارسازی قرار گیرد تا بهره آشکارسازی افزایش یابد) منتقل شده و برای جلوگیری از نشت بخوبی آببندی شده است. برای شمارش کافی و کاهش خطای آماری شمارش، طیف سنجی پرتو گاما برای هر نمونه به مدت 30000 ثانیه انجام شده است. طیف سنجی پرتو گامای نمونه های آبگرم زیرزمینی برای انجام اندازه گیری از ابزار اندازه گیری هسته ایی شامل آشکارساز hpge، تقویت کننده، تحلیل گر بس کانال استفاده شده است. قدرت تفکیک آشکارساز در انرژی kev 1400 برابر kev2 اندازه گیری شده است. برای کاهش تابش زمینه ناشی از پرتو های کیهانی، محفظه برهم کنش به شکل مکعب مستطیل مورد استفاده از جنس سرب به ضخامت mm5 بوده که برای کاهش پرتو های ایکس حاصل از سرب، لایه داخلی آن با صفحه مسی ضخیم پوشش داده شده است. داده های جمع آوری شده با استفاده از نرم افزار های مناسب آنالیز پرتو گاما تحلیل شده است. برای تحلیل مناسب داده های طیف سنجی پرتو گاما، اندازه گیری بازدهی آشکارساز هسته ای برای انرژی های مختلف مورد نیاز است. برای این منظور از چشمه استاندارد مایع با تنوع مناسب چشمه رادیواکتیو با مقادیر مشخص اکتیویته مرکز حفاظت در برابر پرتو سازمان انرژی اتمی ایران استفاده شده است. برای تعیین اکتیویته مطلق هر نمونه طیف سنجی پرتو گامای ناشی ازتابش زمینه در محفظه مخصوص اندازه گیری نیز ضروری است و به این دلیل طیف زمینه در بازه زمانی نظیر طیف سنجی پرتو گامای نمونه ها انجام شده است. برای تعیین اکتیویته مطلق ضروری است که اکتیویته زمینه در محیط اندازه گیری نمونه از اکتیویته نمونه آب کسر شود. با در نظر گرفتن ملاحظات فوق اکتیویته 14 نمونه موردنظر در بازه زمانی 30000 ثانیه ثبت شده است. با توجه به مطالعات جامع انجام شده در رابطه با اکتیویته نمونه چشمه آب گرم رامسر و اندازه گیری آهنگ دوز ?gyh-1 50-2 در این منطقه( که به همراه دو منطقه دیگر در برزیل و هند از مناطق با اکتیویته زیاد بشمار می آیند) اکتیویته اندازه گیری شده نمونه ها با اکتیویته نمونه آب رامسر نرمالیزه شد. مقایسه اکتیویته نمونه های گزارش شده نسبت به نمونه رامسر مقدار زیاد اکتیویته را در شمار زیادی از نمونه ها نشان می دهد که توجه به این نکته ضروری است.

یافته های اخیر نشان داده اند که با معرفی عناصر با عدد اتمی زیاد به بافت تومور، امکان انباشت موضعی دز در فرایند پرتودرمانی بهبود می یابد. با توجه به اینکه عناصر فعالساز در درمان شیمیایی بیماران سرطانی نیز مورد استفاده قرار می گیرد می تواند انتخابی برای بهبود پرتودرمانی همزمان نیز باشد. در حضور عاملهای فعالساز مثل gd,i,pt,au و...احتمال وقوع برهمکنش فتو الکتریک افزایش می یابد. افزایش میزان یونیزاسیون، فوتوالکترون های آزاد شده و الکترونهای اوژه برای از بین بردن بافت تومور مزیت بشمار می آیند. در این کار پژوهشی نحوه توزیع دز حاصل از لامپ پرتو ایکس در بازهkev3-300 با عاملهای فعالساز ید،گادولینیوم و پلاتین، و درصدهای فراوانی 1،2 و 3 توسط نرم افزارهای xcom و geant4 به صورت نظری و در بازه kvp 10-50 درمحلول فعالساز ید با غلظت های مختلف %1، %5، %10و %20 در سطح، عمق 5 و 10 میلیمتری محیط شبه بافت، با استفاده از فیلم گف کرومیک اندازه گیری و ارائه شده است.

در کارخانه تولید سوخت هسته ای علاوه بر وجود تشعشع و خطر پرتوگیری، خطر حالت بحرانی سیستم نیز وجود دارد. هنگامی که دقیقاً یک نوترون از هر شکافت برای شکافت بعدی تولید می شود سیستم را بحرانی می نامند. در فرآیند تولید پودر uo2(دی اکسید اورانیوم ) از (هگزا فلوراید اورانیوم) uf6 گازی با غنای 5 درصد احتمال رخداد حالت بحرانی زیاد است. در این تحقیق از کد mcnp 4c برای شبیه سازی تانک هیدرولیز در مرحله تبدیل uf6 به uo2f2 استفاده شده است که حالت بحرانی سیستم را محاسبه می کند. علاوه بر آن یکی دیگر از پارامترهای اساسی در هنگام کار با مواد پرتوزا، دز ناشی از واپاشی هسته های ماده مورد نظر می باشد، پس از تعیین جرم بحرانی سیستم، توزیع دز در بیرون مخزن هیدرولیز را محاسبه می کنیم. پس از محاسبات دز انجام شده و برآورد میزان دز دریافتی توسط کارکنان، می توان اقدامات پیشگیرانه جهت محدود کردن دز دریافتی را انجام داد.

در اثر برهمکنش باریکه پرانرژی با ماده، فرایند برانگیختگی و یونیزاسیون اتم ها و بدنبال آن فلورسانس پرتو ایکس مشخصه ایجاد می شود. در برهم کنش باریکه مولکولی پرانرژی با ماده، پدیده های منحصربفرد اثر همسایگی و انفجار کولنی مشاهده شده است. در این پروژه پژوهشی برای مطالعه برهمکنش باریکه مولکولی با ماده، بهره اشعه ایکس مشخصه برهم کنش ناشی از باریکه مولکولی 2h+ با باریکه اتمی +h مقایسه شده است. باریکه یونی اتمی و مولکولی با انرژی های 1 تا mev/amu 4/1 با هدف های cu، mn وal با اعداد اتمی متفاوت برای تابش مورد استفاده قرار گرفته است. در مورد هدف های cu و mn بهره پرتوهای ایکس مشخصه اندازه گیری شده برای باریکه های ورودی اتمی و مولکولی تفاوت قابل ملاحظه ای را نشان نمی دهند. اما برای هدف al، در بهره پرتو ایکس ناشی از باریکه های اتمی و مولکولی اختلاف معنی داری اندازه گیری شده است.

در روش های متداول آنالیز با باریکه یونی،یون های سبک پرانرژی( همانند پروتون،هلیوم یا دوتریوم) با انرژی 1تا mev 5 به سطح نمونه برخورد می کند.برای عناصرسنگین،سد کولنی بین پرتابه و هسته هدف،مانع هر واکنش هسته ای می شود.فقط فرآیند های پراکندگی کشسان پرتابه وهدف (پس پراکند- -گی رادرفورد ) و اندرکنش پرتابه با الکترون های مدار هسته امکانپذیرند.درمورد هسته های سبک، پرتابه می تواند با هسته هدف اندرکنش هسته ای داشته باشد.دراینصورت واکنش هسته ای رخ می دهد و ذره ای متفاوت از پرتابه در واکنش تولید می شود. اندازه گیری انرژی این ذره متفاوت،معرف عنصر سبک موجود درنمونه وشدت آن بیانگر غلظت این عنصر سبک در نمونه است(روش گسیل پرتوگاما با القاء - ذره (پیجی) یا آنالیز واکنش هسته ای ). در اینکار که با روش پیجی انجام گرفته است،داده های برهمکنش به هسته ای با عدد اتمی کوچک z<30 بررسی شده است .اندازه گیری بهره محصول گامای برهم کنش و محاسبه سطح مقطع واکنش هسته ای (p,? ) عنصر آلومینیوم برای پروتون های با رنج انرژی1 تا mev 2.8 و باریکه پروتون به شدت na 60 بدست می آیدوهدف 27al با روش تبخیر در خلاء به روش حرارتی به روی زیر لایه لام شیشه ای نشانده شده است.برای آشکار سازی اشعه گامای حاصل ازواکنش،از آشکار ساز hpge والکترونیک همراه آن وسیستم mca استفاده می کنیم پس از اندازه گیری،قله های مختلف مربوط به واکنشها را شناسایی وتابع برانگیختگی و سطح مقطع واکنشها را تعیین می کنیم همچنین ضخامت لایه های مختلف آلومینیوم و آلومینیا بااستفاده از روش rbs اندازه گیری شده است.

تحلیل مواد با استفاده از روش های تحلیل با باریکه ی یونی دارای مزیت های منحصربفرد سریع، غیرمخرب، بس عنصری و حساس است. روش های تحلیل با باریکه ی یونی عبارت اند از: روش گسیل پرتو ایکس ذره- القایی (pixe)، گسیل پرتو گاما ذره-القایی (pige)، تحلیل با واکنش های هسته ای (nra)، طیف سنجی پس پراکندگی رادرفورد (rbs) و آشکارسازی ذرات پس زده از برخورد کشسان (erd). از میان این تکنیک ها روش pixe برای تحلیل عنصری با حساسیت ppm مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل ابزارهای مورد استفاده در آشکارسازی پرتوهای ایکس ذره-القایی این روش، برای تحلیل عناصر سبک تر از آلومینیم مناسب نیست و برای رفع این مشکل از روش تجزیه و تحلیل مکمل گسیل پرتو گاما ذره-القایی برای تحلیل عناصر سبک استفاده میشود. چون اغلب آزمایش های تحلیل با باریکه ی یونی در محیط خلأ انجام میشود، استفاده از این روش برای مواد حساس به خلأ یا برای اجسام خیلی بزرگ مقدور نیست. بنابراین استفاده از باریکه ی خارجی برای این نوع نمونه ها گسترش یافته است. در این پایان نامه ترکیب عنصری رنگدانه و ماتریس کاشی باستانی با لعاب زرین فام، کاشیهای رنگی با فام های متفاوت که هم اکنون برای مرمت آثار باستانی مورد استفاده قرار می گیرد و سنگ لاجورد مطالعه شده است. برای تعیین نوع و غلظت عناصر بکار رفته در این نمونه ها از روش تحلیل با باریکه ی یونی با باریکه ی خارجی pixe و pige استفاده شده است. محدودیت های اندازه گیری در دو روش pixe و pige بحث و بررسی شده است. با استفاده از روش pixe عناصر سنگین تر از آلومینیم مشخصه یابی شده است. عنصر آلومینیم و عناصر سبک تر با روش pige مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، مشخص شده است که عنصر مشخصه ی رنگ قهوه ای، منگنز و عنصر مشخصه ی رنگ طلایی، نقره می باشد. علاوه براین، تحلیل داده ها نشان می دهد که عنصر مشخصه ی رنگ سبز، مس یا کروم است. از دستاوردهای دیگر این پروژه این است که در کاشی های معمولی برای ایجاد رنگ لاجوردی از عنصر کبالت استفاده می شود در صورتی که در سنگ لاجورد کبالت دیده نمیشود و عنصر سدیم مشخصه ی سنگ لاجورد است.