The application of GEANT4 simulation code to the verification of a by pptfiles

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									TEST PRELIMINARI SULL’IMPIEGO DEL
 TOOLKIT GEANT4 IN CAMPO MEDICO

       S. Garelli1, S. Agostinelli1, M. Bevegni1,
       F. Foppiano1, G. Paoli1, M. G. Pia2,
       M. Tropeano3, L. Andreucci1


       1 Fisica   Medica - Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro di Genova




       2 INFN e Dipartimento di Fisica di Genova
       3 Dipartimento di Fisica di Genova
GEANT4                    È un Object Oriented Toolkit per la simulazione Montecarlo
                          del passaggio di particelle nella materia

                   Trasparenza della
                                               Funzionalità avanzate per geometria,
                        fisica
                                                    fisica, visualizzazione etc.

 Estensibile in modo da
 soddisfare le richieste                                        Quality Assurance
    utenti grazie alla             Geant4 fornisce               basato su solido
     tecnologia OO                  vari feature               software engineering

  Soggetto a validazione
                                    rilevanti per
                                    applicazioni              Usa librerie di dati
indipendente da parte della
                                                                 di nota fama
larga comunità mondiale di            mediche
          utenti
                                                             Supporto utente
                                                            mantenuto da una
   Adotta standard ove siano disponibili
                                                              organizzazione
   (de jure o de facto)
                                                         internazionale di esperti
   GEANT4
   Low Energy Electromagnetic Physics
                             fino a 250 eV per elettroni e fotoni
                                  • basato sulle librerie di dati LLNL
                                  • comprende gli effetti di shell
Il pacchetto Geant4
Low Energy Electromagnetic   fino a ~ 1 keV per adroni e ioni
estende il supporto delle         • Bethe-Block sopra 2 MeV
interazioni fisiche               • parametrizzazioni Ziegler e ICRU
                                     (con dipendenza dai materiali)
                                 • modello “free electron gas”
                                 • modello “quantal harmonic oscillator”
                                 • dipendenza dalla carica (effetto Barkas)


   Ulteriori estensioni sono allo studio
   Rilevante per applicazioni mediche, spaziali,
     astrofisiche etc.
           Test del coefficiente /

Scopo dei nostri test è stato simulare per un fascio
monocromatico di fotoni l’andamento del
coefficiente di attenuazione massico al variare:

   dell’energia del fascio,

   del materiale in cui avviene l’attenuazione,

   della presenza del pacchetto Low Energy.
                 Set-up considerato
   Una sorgente puntiforme emette  di energia E nella
    direzione x




                    Il fascio di fotoni è attenuato da uno
                   spessore d di materiale arbitrario

                          La parte non attenuata del fascio viene rivelata da un
                           detector D in condizioni di buona geometria
                    Test effettuati
   Materiali considerati:
     acqua
     piombo
     ferro

   Range energetico considerato:
     10   keV - 1 MeV
   Confronto con i dati tabulati dal NIST - National
    Institute of Standards and Technology
   Considerato sia il modello standard sia il pacchetto
    Low Energy
                        Risultati: / in acqua con il
                        modello standard
                                                                   Geant4 EMStandard
                            10                                     NIST
 /  (cm 2 / g) in water




                             1
                                                                      max err = 16 %



                            0.1




                                  0.01        0.1              1            10
                                         Photon Energy (MeV)
                          Risultati: / in acqua con il
                          pacchetto Low Energy
                                                                 Geant4 LowEn
                          10                                     NIST
 / (cm 2 /g) in water




                           1
                                                                 max err = 1 %



                          0.1




                                0.01        0.1              1         10
                                       Photon Energy (MeV)
                           Risultati: / in ferro con il
                           modello standard
                                                                   Geant4 EMStandard
                           1000                                    NIST


                            100
 /  (cm 2 / g) in iron




                             10
                                                                       max err = 8 %
                              1



                            0.1



                           0.01
                                  0.01        0.1              1              10
                                         Photon Energy (MeV)
                         Risultati: / in ferro con il
                         pacchetto Low Energy
                                                                 Geant4 LowEn
                         1000                                    NIST
 / (cm 2 /g) in iron




                          100



                           10
                                                                    max err = 1 %
                            1



                          0.1



                         0.01
                                0.01        0.1              1             10
                                       Photon Energy (MeV)
                     Conclusioni
   Geant4 si è rivelato un toolkit Montecarlo moderno,
    semplice da utilizzare e molto potente.
   Abbiamo verificato che il pacchetto Low Energy
    consente di simulare correttamente (max err = 1%)
    l’attenuazione fotonica sino ad almeno 10 keV per una
    ampia serie di materiali.
   La nostra esperienza consente di guardare a Geant4
    come ad un valido tool per simulazioni di applicazioni
    mediche.

								
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