HIRFL-CSR系统中主环外靶实验装置中中子墙的设计与研制

中子墙是HIRFL-CSRm加速器系统CSRm外靶实验装置中的关键设备，采用飞行时间法探测中子物质。为满足物理目标的要求，中子墙要对中子有高的探测效率(>90% @ 1 GeV)和好的能量分辨（δE/E<5%）。基于Geant4模拟计算，中子墙被设计为由36闪烁体单元和216量能器单元构成，所有单元分14层，每层18个单元，相邻层垂直排列。闪烁体单元尺寸分为1500(长)×80(宽)×80(厚) mm3，量能器单元为1500×80×70 mm3。其中量能器单元由5层10 mm厚和4层4 mm厚的钢板及2层2 mm厚钢板(最外两层)相间组成，5层晶体耦合到一个光导。信号从单元两端由滨松公司生产的R7724光倍管读出。在探测单元的研制中，重点研究了晶体包装材料、晶体与光导以及光导与光电倍增管间的光学耦合等关键问题。利用宇宙射线对模型单元进行了测试，研制的闪烁体单元和量能器单元平均时间分辨()分别好于80ps和100ps。建立了中子墙单元模拟程序，模拟了宇宙射线粒子入射到探测器单元中光子产生、传播以及光倍管对光子的响应和信号处理的全过程，模拟结果与测试结果有较好符合。基于此，进一步模拟了单元对中子入射的响应，估算了中子墙对不同能量中子的探测效率（>90% @ 1 GeV）和能量分辨（δE/E<5%）。为提高在中子墙建造过程中对所组装的探测单元进行检验和测试的效率，建立了多单元同时测试的宇宙线测试平台。基于此平台，不仅可以测量光输出和时间分辨，还可以得到被测单元的光传输衰减长度。建立了一套光学刻度系统，用于中子墙实验运行中的刻度和工作状态监测。本论文工作确保了中子墙建成后将达到设计指标、满足实验要求，论文工作中积累的经验和获得的知识为中子墙的制造完成以及运行奠定了坚实的基础

高品质CsI晶体研制及HPLUS谱仪中电磁量能器模拟

在HIRFL-CSRm的强子物理谱仪(HPLUS)中，电磁量能器(EMC)是其非常重要的组成部分之一。计划中的电磁量能器将使用CsI(Tl)晶体搭建，主要用于高能γ射线和电子的探测，共需要约1020根晶体单元探测器，总重量约3500～5000公斤。另外，我们还计划在CSRm的外靶实验终端建造一个可测量单个射线、所有射线的能量求和以及多重性的γ球探测器，该探测器预计使用CsI(Tl)晶体，总重量约1700公斤。鉴于近代物理所对CsI晶体的大量需求，我们启动了自行研制大尺寸CsI晶体的计划。目前，我们已经掌握了利用Bridgman晶体生长技术，生长出高品质、大尺寸CsI晶体（~100mm×350mm）的工艺。同时我们也掌握了各种不同尺寸和形状的CsI晶体加工工艺。测试结果表明，自行研制的CsI(Tl)晶体的多项指标均好于其他厂家的同类产品。本论文工作的主要内容有：（1）高品质、大尺寸CsI晶体生长工艺的摸索；（2）自制CsI晶体性能的系统测试，包括：光产额的温度效应、PD/APD读出时的能量分辨(源测试)、表面处理和光输出的关系、包装材料的选择、光输出非均匀性、辐照硬度等，以及自制CsI(Tl)晶体在重离子物理实验中的应用等；（3）基于GEANT4软件包，建立了CsI(Tl)晶体探测器的模拟程序，模拟主要集中在对影响单元探测器性能的因素进行分析，包括：侧面泄露、尾部泄露、包装材料的类型和厚度、提前簇射、晶体光输出非均匀性等。建立了EMC探测器的模拟框架，并通过模拟初步确定了HPLUS中EMC探测单元尺寸和和探测单元数目，为EMC设计的优化以及HPLUS的整体模拟打下了重要的基础

HPLUS电磁郎能器的初步设计

在HIRFL-CSRm的强子物理谱仪(HPLUS)中，电磁量能器(EMC)是其非常重要的组成部分之一，其性能将直接影响CSR上强子物理实验的水平。计划中的电磁量能器将使用CsI(Tl)晶体搭建，主要用于探测来自于强子碰撞中的高能光子和电子。中科院近代物理研究所已经完全掌握了高品质、大尺寸(~F100mm×350mm) CsI(Tl)晶体的生长和加工工艺。测试结果表明，近代物理所自行生长的CsI(Tl)晶体的多项指标都明显优于其他厂家的同类产品。目前，使用自行生长的CsI(Tl)晶体制作的探测器在实验中已得到很好的应用，表现出优良的性能。为优化HPLUS的设计，需要进行大量的Monte Carlo模拟计算，包括物理事例产生器的建立、子探测器的设计及其响应、数据的输出等。目前基于GEANT4的HPLUS模拟软件包正在建立中。EMC是HPLUS的子探测器之一，相应的模拟模拟程序也在建立中。本论文的工作的主要内容包含两个方面： (1)自行生长的CsI(Tl)晶体性能系统测试。包括：能量分辨水平、光输出对温度的依赖关系、辐照硬度以及大尺寸晶体的光输出均匀性等。 (2)为HPLUS的EMC探测器搭建了初步的模拟框架。基于GEANT4软件包，建立了EMC的模拟程序，并对EMC prototype探测器的设计进行了初步模拟，如：侧面泄露、尾部泄露、包装材料的类型、提前簇射等，确定了prototype探测器的尺寸和阵列数，为prototype探测器的设计提供参考依据；对CsI(Tl)晶体单元探测器的光学效应也做了相应的模拟，包括晶体的表面处理和几何形状对闪烁光收集的影响等，并在实际工作中指导了晶体的表面处理

HPLUS前角区径迹探测器的设计和模拟

在HIRFL-CSR上筹建的兰州强子谱仪（HPLUS）中，前角区径迹探测器（FTD）对于粒子鉴别以及系统的触发都是非常重要的部分之一。计划中的FTD是由五块平面型的多丝漂移室组成，主要用来测量在前角区出射的带电粒子的径迹 （和能损），实现粒子动量测量和粒子鉴别，而联合其它探测器（如TOF和TPC）则可能提高由于取样数限制的粒子鉴别。实现探测器构型的优化和对拟建装置上物理目标的可行性预研是模拟工作的重要目的。快模拟是对拟建装置进行快速优化的有效方法。在Geant4环境对拟建装置的细致模拟，是进一步优化探测器结构、充分的估计探测器整体性能的必要步骤，为将来的谱仪的制造和可能的物理实验提供可靠的参考。 本论文的主要工作包括以下两个方面。（1）在HPLUS概念设计的基础上，发展了局域化的多径迹查找和径迹重建算法，对产物在前角区分布的典型反应道pp→pp+φ(→K+K-)进行了可行性预研，得到FTD对φ的几何覆盖率为83.5%，由于漂移室空间分辨对的动量分辨的贡献为1.3%，并在考虑了本底道pp→pp+K+K-的影响下，重建了φ的不变质量谱，得到φ峰宽度和信噪比分别为1.51MeV和4.36。在考虑到前角区径迹探测器的占有空间和探测要求的情况下对HPLUS构型做出了一定的优化，为全模拟提供了一组FTD参数。（2）基于快模拟得到的参数和参考了PANDA探测器漂移室的情况下，完成了FTD的初步设计并对其中的物质分布进行了预算，通过经验公式得到FTD的空间分辨和多次散射对K+动量分辨的贡献为1.34%和0.34%。在HPLUS模拟平台上，用GDML语言完成了对前角区径迹探测器的构建

高性能小型带电粒子探测阵列的研制

随着核物理理论研究和各种先进探测设备研制工作的不断深入,世界各大实验室相继建立了各具特色的放射性束装置,放射性束物理得到了长足的发展。在放射性束引起的核反应实验上,要得到更加精确的非稳定原子核的结构信息和反应机制，需要对反应产物实现完全运动学测量,这就要求位置分辨和能量分辨更精确的探测器装置。高性能小型带电粒子探测阵列是基于△E-E粒子鉴别方法,采用位置分辨精确的双面硅微条作为△E探测器,用阻止本领大的BGO晶体阵列作为E探测器,来测量反应产物的能量分辨和角分布,从而进行带电粒子的鉴别。 Geant4是由欧洲核子中心(CERN)开发的一个大型高能物理探测器模拟程序，是采用当代先进的面向对象程序设计技术利用C++语言编写的。我们基于该模拟工具,对探测器分辨随能量的变化情况、粒子斜入射对探测器分辨的影响情况、晶体厚度变化对分辨的影响情况以及与阻止相同能量的CsI晶体分辨情况等进行了一系列的模拟对照。 本论文工作的主要内容有:首先,介绍了探测器的研制及测试过程。该探测器用一块双面硅微条作为△E探测器,用64块BGO晶体阵列作E探测器。晶体阵列采用一块64单元位置灵敏的光倍管读出信号。该探测器具有体积小，死区小,位置分辨好等优点。其次,根据探测器在实验中可能遇到的问题,我们利用Geant4系统的模拟了晶体尺寸变化对分辨的影响情况；晶体分辨随能量升高的变化情况及粒子斜入射对晶体分辨造成的影响等，从而为探测器选用合适尺寸的晶体提供了很好的参考。模拟结果显示，晶体分辨随着能量升高而变好,这为选用BGO晶体作为带电粒子探测阵列提供了很好的参考；粒子斜入射会对分辨造成一定的影响，并从三维图上显示了粒子的踪迹，这为今后实验数据处理提供了很好的参考；与CsI晶体位置分辨和能量分辨作了对照模拟，模拟结果显示，随着带电粒子能量的增加BGO分辨逐渐与CsI晶体接近，并且角分辨会比CsI晶体好，从而得出BGO晶体用来作带电粒子探测阵列的独特优势。最后，针对以后的工作方向作了简单的讨论

Monte Carlo Analysis and Physics Characterization of a Novel Nanoparticle Detector for Medical and Micro-dosimetry Applications

The outcomes for both (i) radiation therapy and (ii) preclinical small animal radio- biology studies are dependent on the delivery of a known quantity of radiation to a specific and intentional location. Adverse effects can result from these procedures if the dose to the target is too high or low, and can also result from an incorrect spatial distribution in which nearby normal healthy tissue can be undesirably damaged by poor radiation delivery techniques. Thus, in mice and humans alike, the spatial dose distributions from radiation sources should be well characterized in terms of the absolute dose quantity, and with pin-point accuracy. When dealing with the steep spatial dose gradients consequential to either (i) high dose rate (HDR) brachytherapy or (ii) within the small organs and tissue inhomogeneities of mice, obtaining accurate and highly precise dose results can be very challenging, considering commercially available radiation detection tools, such as ion chambers, are often too large for in-vivo use.

In this dissertation two tools are developed and applied for both clinical and preclinical radiation measurement. The first tool is a novel radiation detector for acquiring physical measurements, fabricated from an inorganic nano-crystalline scintillator that has been fixed on an optical fiber terminus. This dosimeter allows for the measurement of point doses to sub-millimeter resolution, and has the ability to be placed in-vivo in humans and small animals. Real-time data is displayed to the user to provide instant quality assurance and dose-rate information. The second tool utilizes an open source Monte Carlo particle transport code, and was applied for small animal dosimetry studies to calculate organ doses and recommend new techniques of dose prescription in mice, as well as to characterize dose to the murine bone marrow compartment with micron-scale resolution.

Hardware design changes were implemented to reduce the overall fiber diameter to <0.9 mm for the nano-crystalline scintillator based fiber optic detector (NanoFOD) system. Lower limits of device sensitivity were found to be approximately 0.05 cGy/s. Herein, this detector was demonstrated to perform quality assurance of clinical 192Ir HDR brachytherapy procedures, providing comparable dose measurements as thermo-luminescent dosimeters and accuracy within 20% of the treatment planning software (TPS) for 27 treatments conducted, with an inter-quartile range ratio to the TPS dose value of (1.02-0.94=0.08). After removing contaminant signals (Cerenkov and diode background), calibration of the detector enabled accurate dose measurements for vaginal applicator brachytherapy procedures. For 192Ir use, energy response changed by a factor of 2.25 over the SDD values of 3 to 9 cm; however a cap made of 0.2 mm thickness silver reduced energy dependence to a factor of 1.25 over the same SDD range, but had the consequence of reducing overall sensitivity by 33%.

For preclinical measurements, dose accuracy of the NanoFOD was within 1.3% of MOSFET measured dose values in a cylindrical mouse phantom at 225 kV for x-ray irradiation at angles of 0, 90, 180, and 270˝. The NanoFOD exhibited small changes in angular sensitivity, with a coefficient of variation (COV) of 3.6% at 120 kV and 1% at 225 kV. When the NanoFOD was placed alongside a MOSFET in the liver of a sacrificed mouse and treatment was delivered at 225 kV with 0.3 mm Cu filter, the dose difference was only 1.09% with use of the 4x4 cm collimator, and -0.03% with no collimation. Additionally, the NanoFOD utilized a scintillator of 11 µm thickness to measure small x-ray fields for microbeam radiation therapy (MRT) applications, and achieved 2.7% dose accuracy of the microbeam peak in comparison to radiochromic film. Modest differences between the full-width at half maximum measured lateral dimension of the MRT system were observed between the NanoFOD (420 µm) and radiochromic film (320 µm), but these differences have been explained mostly as an artifact due to the geometry used and volumetric effects in the scintillator material. Characterization of the energy dependence for the yttrium-oxide based scintillator material was performed in the range of 40-320 kV (2 mm Al filtration), and the maximum device sensitivity was achieved at 100 kV. Tissue maximum ratio data measurements were carried out on a small animal x-ray irradiator system at 320 kV and demonstrated an average difference of 0.9% as compared to a MOSFET dosimeter in the range of 2.5 to 33 cm depth in tissue equivalent plastic blocks. Irradiation of the NanoFOD fiber and scintillator material on a 137Cs gamma irradiator to 1600 Gy did not produce any measurable change in light output, suggesting that the NanoFOD system may be re-used without the need for replacement or recalibration over its lifetime.

For small animal irradiator systems, researchers can deliver a given dose to a target organ by controlling exposure time. Currently, researchers calculate this exposure time by dividing the total dose that they wish to deliver by a single provided dose rate value. This method is independent of the target organ. Studies conducted here used Monte Carlo particle transport codes to justify a new method of dose prescription in mice, that considers organ specific doses. Monte Carlo simulations were performed in the Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE) toolkit using a MOBY mouse whole-body phantom. The non-homogeneous phantom was comprised of 256x256x800 voxels of size 0.145x0.145x0.145 mm3. Differences of up to 20-30% in dose to soft-tissue target organs was demonstrated, and methods for alleviating these errors were suggested during whole body radiation of mice by utilizing organ specific and x-ray tube filter specific dose rates for all irradiations.

Monte Carlo analysis was used on 1 µm resolution CT images of a mouse femur and a mouse vertebra to calculate the dose gradients within the bone marrow (BM) compartment of mice based on different radiation beam qualities relevant to x-ray and isotope type irradiators. Results and findings indicated that soft x-ray beams (160 kV at 0.62 mm Cu HVL and 320 kV at 1 mm Cu HVL) lead to substantially higher dose to BM within close proximity to mineral bone (within about 60 µm) as compared to hard x-ray beams (320 kV at 4 mm Cu HVL) and isotope based gamma irradiators (137Cs). The average dose increases to the BM in the vertebra for these four aforementioned radiation beam qualities were found to be 31%, 17%, 8%, and 1%, respectively. Both in-vitro and in-vivo experimental studies confirmed these simulation results, demonstrating that the 320 kV, 1 mm Cu HVL beam caused statistically significant increased killing to the BM cells at 6 Gy dose levels in comparison to both the 320 kV, 4 mm Cu HVL and the 662 keV, 137Cs beams.

Optimising element choice for nanoparticle radiosensitisers

There is considerable interest in the use of heavy atom nanoparticles as theranostic contrast agents due to their high radiation cross-section compared to soft tissue. However, published studies have primarily focused on applications of gold nanoparticles. This study applies Monte Carlo radiation transport modelling using Geant4 to evaluate the macro- and micro-scale radiation dose enhancement following X-ray irradiation with both imaging and therapeutic energies on nanoparticles consisting of stable elements heavier than silicon. An approach based on the Local Effect Model was also used to assess potential biological impacts. While macroscopic dose enhancement is well predicted by simple absorption cross-sections, nanoscale dose deposition has a much more complex dependency on atomic number, with local maxima around germanium (Z = 32) and gadolinium (Z = 64), driven by variations in secondary Auger electron spectra, which translate into significant variations in biological effectiveness. These differences may provide a valuable tool for predicting and elucidating fundamental mechanisms of these agents as they move towards clinical application.

Laser-driven x-ray and neutron source development for industrial applications of plasma accelerators

Pulsed beams of energetic x-rays and neutrons from intense laser interactions with solid foils are promising for applications where bright, small emission area sources, capable of multi-modal delivery are ideal. Possible end users of laser-driven multi-modal sources are those requiring advanced non-destructive inspection techniques in industry sectors of high value commerce such as aerospace, nuclear and advanced manufacturing. We report on experimental work that demonstrates multi-modal operation of high power laser-solid interactions for neutron and x-ray beam generation. Measurements and Monte Carlo radiation transport simulations show that neutron yield is increased by a factor ∼2 when a 1 mm copper foil is placed behind a 2 mm lithium foil, compared to using a 2 cm block of lithium only. We explore x-ray generation with a 10 picosecond drive pulse in order to tailor the spectral content for radiography with medium density alloy metals. The impact of using >1 ps pulse duration on laser-accelerated electron beam generation and transport is discussed alongside the optimisation of subsequent bremsstrahlung emission in thin, high atomic number target foils. X-ray spectra are deconvolved from spectrometer measurements and simulation data generated using the GEANT4 Monte Carlo code. We also demonstrate the unique capability of laser-driven x-rays in being able to deliver single pulse high spatial resolution projection imaging of thick metallic objects. Active detector radiographic imaging of industrially relevant sample objects with a 10 ps drive pulse is presented for the first time, demonstrating that features of 200 μm size are resolved when projected at high magnification.

Étude des collisions proton-proton dans l’expérience ATLAS avec les détecteurs ATLAS-MPX

Les seize détecteurs MPX constituant le réseau ATLAS-MPX ont été placés à différentes positions dans le détecteur ATLAS et sa averne au CERN dans le but de mesurer en emps réel les champs de radiation produits ar des particules primaires (protons des faisceaux) et des particules secondaires (kaons, pions, g, protons) issues des collisions proton-proton. Des films de polyéthylène (PE) et de fluorure de lithium (6LiF) recouvrent les détecteurs afin d’augmenter leur sensibilité aux neutrons produits par les particules primaires et secondaires interagissant avec les matériaux présents dans l’environnement d’ATLAS. La reconnaissance des traces laissées par les particules dans un détecteur ATLAS-MPX se fait à partir des algorithmes du logiciel MAFalda (“Medipix Analysis Framework”) basé sur les librairies et le logiciel d’analyse de données ROOT. Une étude sur le taux d’identifications erronées et le chevauchement d’amas a été faite en reconstruisant les activités des sources 106Ru et 137Cs. L’efficacité de détection des neutrons rapides a été mesurée à l’aide des sources 252Cf et 241AmBe (neutrons d’énergie moyenne de 2.13 et 4.08 MeV respectivement). La moyenne des efficacités de détection mesurées pour les neutrons produits par les sources 252C f et 241AmBe a été calculée pour les convertisseurs 6LiF et PE et donnent (0.8580 ± 0.1490)% et (0.0254 ± 0.0031)% pour LiF et (0.0510 ± 0.0061)% et (0.0591 ± 0.0063)% pour PE à bas et à haut seuil d’énergie respectivement. Une simulation du calcul de l’efficacité de détection des neutrons dans le détecteur MPX a été réalisée avec le logiciel GEANT4. Des données MPX correspondant aux collisions proton-proton à 2.4 TeV et à 7 TeV dans le centre de masse ont été analysées. Les flux détectés d’électrons et de photons sont particulièrement élevés dans les détecteurs MPX01 et MPX14 car ils sont plus près du point de collision. Des flux de neutrons ont été estimés en utilisant les efficacités de détection mesurées. Une corrélation avec la luminosité du LHC a été établie et on prédit que pour les collisions à 14 TeV dans le centre de masse et avec une luminosité de 10^34 cm-1*s-1 il y aura environ 5.1x10^8 ± 1.5x10^7 et 1.6x10^9 ± 6.3x10^7 particules détectées par les détecteurs MPX01 et MPX14 respectivement.

Détection des événements de "Minimum Bias" et neutrons avec les détecteurs ATLAS-MPX par simulations

Un réseau de seize détecteurs ATLAS-MPX a été mis en opération dans le détecteur ATLAS au LHC du CERN. Les détecteurs ATLAS-MPX sont sensibles au champ mixte de radiation de photons et d’électrons dans la caverne d’ATLAS et sont recouverts de convertisseurs de fluorure de lithium et de polyéthylène pour augmenter l’efficacité de détection des neutrons thermiques et des neutrons rapides respectivement. Les collisions à haute énergie sont dominées par des interactions partoniques avec petit moment transverse pT , associés à des événements de “minimum bias”. Dans notre cas la collision proton-proton se produit avec une énergie de 7 TeV dans le centre de masse avec une luminosité de 10³⁴cm⁻²s⁻¹ telle que fixée dans les simulations. On utilise la simulation des événements de "minimum bias" générés par PYTHIA en utilisant le cadre Athena qui fait une simulation GEANT4 complète du détecteur ATLAS pour mesurer le nombre de photons, d’électrons, des muons qui peuvent atteindre les détecteurs ATLASMPX dont les positions de chaque détecteur sont incluses dans les algorithmes d’Athena. Nous mesurons les flux de neutrons thermiques et rapides, générés par GCALOR, dans les régions de fluorure de lithium et de polyéthylène respectivement. Les résultats des événements de “minimum bias” et les flux de neutrons thermiques et rapides obtenus des simulations sont comparés aux mesures réelles des détecteurs ATLAS-MPX.

Étude du potentiel de découverte du boson de Higgs produit via la fusion de bosons vectoriels qq -> qqH -> qq[tauon]⁺[tauon]⁻ par le détecteur ATLAS au LHC

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Modélisation de détecteurs à base de semiconducteurs pour la spectroscopie et l'imagerie des rayons-[y] ?

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Études Monte Carlo des mesures d'étalonnage aux neutrons et aux particules alpha du détecteur PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Implémentation de la répartition de charge et du mode TOT pour la simulation d’un détecteur Timepix à pixels

Les détecteurs à pixels Medipix ont été développés par la collaboration Medipix et permettent de faire de l'imagerie en temps réel. Leur surface active de près de $2\cm^2$ est divisée en 65536~pixels de $55\times 55\um^2$ chacun. Seize de ces détecteurs, les Medipix2, sont installés dans l'expérience ATLAS au CERN afin de mesurer en temps réel les champs de radiation produits par les collisions de hadrons au LHC. Ils seront prochainement remplacés par des Timepix, la plus récente version de ces détecteurs, qui permettent de mesurer directement l'énergie déposée dans chaque pixel en mode \textit{time-over-threshold} (TOT) lors du passage d'une particule dans le semi-conducteur. En vue d'améliorer l'analyse des données recueillies avec ces détecteurs Timepix dans ATLAS, un projet de simulation Geant4 a été amorcé par John Id\'{a}rraga à l'Université de Montréal. Dans le cadre de l'expérience ATLAS, cette simulation pourra être utilisée conjointement avec Athena, le programme d'analyse d'ATLAS, et la simulation complète du détecteur ATLAS. Sous l'effet de leur propre répulsion, les porteurs de charge créés dans le semi-conducteur sont diffusés vers les pixels adjacents causant un dépôt d'énergie dans plusieurs pixels sous l'effet du partage de charges. Un modèle effectif de cette diffusion latérale a été développé pour reproduire ce phénomène sans résoudre d'équation différentielle de transport de charge. Ce modèle, ainsi que le mode TOT du Timepix, qui permet de mesurer l'énergie déposée dans le détecteur, ont été inclus dans la simulation afin de reproduire adéquatement les traces laissées par les particules dans le semi-conducteur. On a d'abord étalonné le détecteur pixel par pixel à l'aide d'une source de $\Am$ et de $\Ba$. Ensuite, on a validé la simulation à l'aide de mesures d'interactions de protons et de particules $\alpha$ produits au générateur Tandem van de Graaff du Laboratoire René-J.-A.-Lévesque de l'Université de Montréal.

Comparison of SRIM, MCNPX and GEANT simulations with experimental data for thick Al absorbers

Proton computerized tomography deals with relatively thick targets like the human head or trunk. In this case precise analytical calculation of the proton final energy is a rather complicated task, thus the Monte Carlo simulation stands out as a solution. We used the GEANT4.8.2 code to calculate the proton final energy spectra after passing a thick Al absorber and compared it with the same conditions of the experimental data. The ICRU49, Ziegler85 and Ziegler2000 models from the low energy extension pack were used. The results were also compared with the SRIM2008 and MCNPX2.4 simulations, and with solutions of the Boltzmann transport equation in the Fokker-Planck approximation. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.