Estudo teórico da contribuição do espalhamento nuclear não elástico na trajetória de prótons de energias entre 50 e 250 MeV em materiais de interesse em radiologia: aplicação em tomografia com prótons

Abstract

The goal of this work is to study the process of interaction of protons with matter through Monte Carlo simulation. For this purpose, it was employed the SRIM program (Stopping and Range of Ions in Matter ) and MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50. This work is going to support the development of a tomography system with protons. It was studied the interaction of proton with the follow materials: Polimethyl Mehacralate (PMMA), MS20 Tissue Substitute and water. This work employed energies in range of 50 MeV and 250 MeV, that is the range of clinical interest. The energy loss of proton after cross a material layer, the decreasing of its intensity, the angular and lateral de ection of incident beam, including and excluding nuclear interactions. This work is related with Medical Physics and Material Physics, like interaction of radiation with matter, particle transport phenomena, and the experimental methods in Nuclear Physics like simulation and computational by Monte Carlo method

O objetivo do presente projeto é a implementação através de simulação de um estudo dos processos de interação de feixes de prótons com a matéria, empregando para isso os códigos baseados no método de Monte Carlo SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter ) e MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50. Este trabalho servirá como suporte ao desenvolvimento de um sistema tomográ co com feixe de prótons. O estudo será desenvolvido para alvos compostos pelos materiais: água, Polimetilmetacrilato (PMMA), substituto de tecido MS20, entre outros, para feixes de prótons entre 50 MeV e 250 MeV, que é o intervalo de energias de interesse clínico. Serão estudadas a perda de energia de cada próton após atravessar uma camada do material com uma determinada espessura, os desvios angular e lateral do mesmo com respeito a sua direção incidente, assim como a magnitude da diminuição do número de prótons do feixe com e sem inclusão de interações nucleares. Este projeto tem estreita relação com outras áreas da Física Médica e a Física de Materiais como são as de interação da radiação com a matéria, os fenômenos de transporte de partículas, os métodos experimentais em Física Nuclear, assim como a simulação e modelagem computacional de processos pelo método de Monte Carlo