Calculation of Photon Interaction Parameters of Some Biological Tissue

Abstract

Bu tez çalışmasında, bazı biyolojik dokuların(adipoz doku, akciğer dokusu, kas dokusu, iskelet kıkırdağı, iskelet kortikali, deri dokusu, yumuşak doku) 1keV-100 GeV enerji aralığında foton etkileşimparametreleri WinXcomprogramı kullanılarak hesaplandı. Bir maddenin kütle soğurma katsayısı (μρ), verilen bir enerjide fotonun giriciliğinin bir ölçüsüdür. Bir dokunun, etkin atom numarasını ve electron yoğunluğunu hesaplamak için öncelikle kütle soğurma katsayısının değerleri hesaplanmalıdır. Bundan dolayı, 1keV-100GeV enerji aralığında, bu biyolojik dokuların WinXCom programından kütle zayıflama katsayıları (μρ) ile hesaplanmıştır. Daha sonra bu değerler kullanılaraketkin atom numarası ve elektron yoğunlukları hesaplanmıştır. Bu çalışmada, enerjiye karşı, kütle soğurma katsayıları, etkin atom numarası, elektron yoğunluğu grafikleri çizildi.Fotoelektrik olay, Compton olayı ve çift oluşum olaylarının baskın olduğu bölgeler tespit edildi. Düşük enerji aralığında fotoelektrik olay, ortada Compton ve daha yüksek enerji aralığında çift oluşum olaylarının baskın olduğu görüldü. Bu üç baskın olayın herbiri için, etkin atom numarası ve elektron yoğunlukları tekrar hesaplandı.Enerjiye karşı grafikleri çizilerek analiz edildi. Yine ayrıca, bir enerjide, akçiğer dokusu ve kemik için deneysel çalışma yapıldı ve teorik değer ile karşılaştırıldı Anahtar kelimeler: Etkin atom numarası, Elektron yoğunluğu. Kütle soğurma katsayısı,

In this thesis study, the mass attenuation coefficients of some biological tissues (adipose tissue, lung tissue, muscle tissue, skeletal cartilage, skeletal cortical tissue, skin tissue, soft tissue) were calculated using WinXCom code program for total photon interaction in 1 keV-100 GeV energy range. The values of mass attenuation coefficient (μρ) are measure of the photon's penetrationfor a substance at a given energy.Firstly,the values of the mass attenuation coefficient must be calculated to determine the effective atomic number and electron density of a material.Therefore, the mass attenuation coefficients (μρ) of these biological tissues were determined from the WinXCom code in the 1keV-100GeV energy range.Then effective atomic number andelectron density were determined using those values. In this study, graphs of mass attenuation coefficients, effective atomic number and the electron density were plotted against photon energy. The regions were detected that were dominated by photoelectric effect, incoherent scattering and pair production. The photoelectric effect was found to be dominant in the low energy range, incoherent scattering the center and pair production events in the higher energy range.For each of these three prevailing cases, the effective atomic number and electrondensities have been recalculated. Those parameters were plotted and analyzed against energy. Besides, an experimental study in lung tissue and skeleton was performed and compared with the theoretical value Key words: Effective atomic number (Zeff), Electron density (Nell), Mass attenuation coefficients (μρ).