17917

17917

استخراج اطلاعات سه بعدي دز جذبي با استفاده از روش تمام نگاري ديجيتال

كارشناسي ارشد

اتمي مولكولي

شهريور ماه 1396

دكتر محمود ملاباشي - دكتر محمدرضا رشيديان وزيري

دكتر ناصر شبستري

فيزيك

چكيده تمام نگاري ديجيتال (DH) روشي است براي ثبت ديجيتالي و بازسازي اطلاعات نهفته ي دامنه اي و فازي يك موج نوري است، اين روش به عنوان يك روش تصويربرداري سه بعدي شناخته شده و به طورگسترده اي براي اندازه گيري دقيق و سه بعدي كميت هاي فيزيكي مورد استفاده قرار مي گيرد. يكي از اين كميت هاي فيزيكي، ميزان دز جذب شده در محيط توسط تابش هاي يونيزان است. درحقيقت، دزيمتري عمل تعيين ميزان انرژي تابشي سپارش شده در محيط توسط باريكه هاي يونيزان است. با استفاده از قابليت ثبت سه بعدي اطلاعات در روش تمام نگاري ديجيتال، مي توان از اين روش براي استخراج سه بعدي اطلاعات دز جذبي تنها با يك بار تصويربرداري از محيط تحت تابش استفاده كرد. اين قابليت منحصربه فرد، كه دست يابي به آن از طريق ساير روش هاي دزيمتري امكان پذير نيست، باعث توجه روزافزون به استفاده از اين روش در دزيمتري شده است. مسأله مهمي كه در كاربرد اين روش براي دزيمتري با آن مواجه هستيم، نحوه استخراج اطلاعات سه بعدي مربوط به دز جذبي از تمام نگاشت هاي ثبت شده است. در اين پژوهش با مدل سازي شرايط فيزيكي كه در دزيمتري باريكه هاي يونيزان با آن روبه رو هستيم، استخراج اطلاعات سه بعدي دز جذبي در تمام نگاري ديجيتال مورد بررسي قرار گرفته است. براي اطمينان از صحت اطلاعات دز جذبي استخراج شده از تمام نگاشت ديجيتال، اين توزيع دز ابتدا توسط كدمحاسباتي MCNP براي باريكه هاي الكتروني محاسبه شده است. سپس با تبديل اين اطلاعات دز جذبي به اطلاعات سه بعدي ضريب شكست، اختلاف راه نوري حاصل از اين جذب دز محاسبه شده است. با استفاده از نورشناخت فوريه و استفاده از تبديل فرنل، اين اختلاف راه نوري به طرح نوارهاي تداخلي روي سطح دوربين، يا همان محل ثبت تمام نگاشت ديجيتال، تبديل شده است. سپس با استفاده از تقريب هاي مناسب، فرآيند معكوس به انجام رسيده است تا اطلاعات سه بعدي دز به دست آيند. استفاده از روش مستقيم توزيع دز و بازسازي معكوس آن، براي اطمينان از صحت تقريب ها، برنامه نويسي ها و روش به كار برده شده براي بازيابي اطلاعات سه بعدي دزجذبي در موارد عملي بوده است كه اطلاعات اوليه و دقيق ميزان دز در دسترس نخواهند بود. براي نوشتن الگوريتم هاي بازسازي و پراش عددي، از نرم افزار MATLAB استفاده شده است.

1396/07/21

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract. Particle accelerators are being widely used in a variety of medical and industrial applications in which the exact determination of the absorbed dose distribution is of crucial importance. Digital holographic interferometry is an accurate optical technique that uses coherent laser beams and produces fringe patterns which must be reconstructed to measure the physical quantities of interest. Digital holographic interferometry technique is sensitive to noises that makes it extremely difficult to adopt this technique for measuring the absorbed dose beside the accelerators that may generate different types of noises. In this paper, a new approach has been developed for measuring the three-dimensional dose distributions beside these devices. This approach is based on using fringe contouring, polynomial phase fitting and inverse Abel transformation to reconstruct the fringe pattern and measure the three-dimensional dose distribution in noisy conditions. In order to prove the ability of this approach in measuring the absorbed dose distributions in noisy conditions, the whole approach is modelled for high energy electrons. It is shown that the three dimensional dose distribution inside the absorbing medium can be obtained with a fairly good accuracy even at the presence of considerable amount of deliberately added noise to the holograms. The proposed approach is developed for particle accelerators whose beams are symmetrical around the axis of propagation.