Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/31893Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Μάργης, Στέφανος | el |
| dc.date.accessioned | 2022-08-24T10:14:42Z | - |
| dc.date.available | 2022-08-24T10:14:42Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/31893 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.11708 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Ιονισμός | el |
| dc.subject | Ηλεκτρόνια | el |
| dc.subject | Προσομοιώσεις | el |
| dc.subject | Νερό | el |
| dc.subject | Ionization | en |
| dc.subject | Electronics | en |
| dc.subject | Simulations | en |
| dc.subject | Water | en |
| dc.title | Μοντέλα ενεργών διατομών για ιονισμό του νερού στην υγρή φάση από ηλεκτρόνια στον κωδικά Monte Carlo Geant4 | el |
| dc.title | Ionization cross section models of electrons in liquid water in the Geant4 Monte Carlo code | en |
| heal.type | masterThesis | - |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Ιονισμός | - |
| heal.dateAvailable | 2022-08-24T10:15:42Z | - |
| heal.language | el | - |
| heal.access | free | - |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.publicationDate | 2022 | - |
| heal.bibliographicCitation | Βιβλιογραφία: σ. 65-70 | el |
| heal.abstract | Οι ενεργές διατομές ιονισμού του υγρού νερού είναι απαραίτητες για την περιγραφή των ραδιοβιολογικών επιπτώσεων των ιοντιζουσών ακτινοβολιών στο κυτταρικό περιβάλλον καθώς περιγράφουν τον κύριο μηχανισμό ραδιόλυσης του μορίου νερού και της δημιουργίας ελευθέρων ριζών. Τα δημοφιλέστερα αναλυτικά μοντέλα ιονισμού από ηλεκτρόνια για την αέρια φάση έχουν αναπτυχθεί από τον Yong Ki-Kim (και συνεργάτες) στο ερευνητικό ινστιτούτο NIST των ΗΠΑ. Τα μοντέλα είναι γνωστά ως Binary-Encounter-Dipole (BED) και Binary-Encounter-Bethe (BEB) και αποδίδουν αξιόπιστα αποτελέσματα για πλήθος υλικών. Το μοντέλο BEB υιοθετείται από τον κώδικα Geant4-DNA (Option 6) του CERN για προσομοιώσεις δομής τροχιάς στο υγρό νερό. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η κατάλληλη τροποποίηση των μοντέλων BED και ΒΕΒ ώστε να αποδοθούν συλλογικά φαινόμενα συμπυκνωμένης φάσης τα οποία δεν λαμβάνονται υπόψη λόγω της έντονης μεταβλητότητας των ενεργών διατομών καθώς προσεγγίζουμε τις ενέργειες σύνδεσης. Η προτεινόμενη διόρθωση αποτελεί τροποποίηση του παράγοντα Burgess, προκειμένου να έχουμε καλύτερη συμφωνία με το ενδεδειγμένο διηλεκτρικό μοντέλο του Geant4-DNA (Option 4) στις χαμηλές ενέργειες. Σε αναλογία με την ενεργό διατομή ελαστικής σκέδασης από δυναμικό Yukawa στα πλαίσια της 1ης προσέγγισης Born, θα πρέπει να αυξηθεί ο παρονομαστής του παράγοντα Burgess. Η φυσική ερμηνεία της διόρθωσης σχετίζεται με την μείωση της εμβέλειας της αλληλεπίδρασης Coulomb λόγω του φαινομένου θωράκισης και με την πολωσιμότητα του στόχου. Τα μεγέθη που εξετάζονται είναι η διαφορική ενεργός διατομή ιονισμού, η ολική ενεργός διατομή ιονισμού και η ισχύς ανάσχεσης για μη-σχετικιστικά ηλεκτρόνια στο υγρό νερό. Παρατηρείται μείωση της απόκλισης από την ολική ενεργό διατομή του Option 4, μικρότερη από 30% και 23% με το διορθωμένο BED και BEB αντίστοιχα. Οι υπολογισμοί της ισχύος ανάσχεσης από ιονισμό ήταν εντός του εύρους ±10% για όλες τις κινητικές ενέργειες των ηλεκτρονίων με τα διορθωμένα μοντέλα. Εν συνεχεία, εφαρμόζοντας την παρούσα διόρθωση στο μοντέλο Option 6 υπολογίσαμε βασικές ποσότητες σχετικά με τη διάχυση των ηλεκτρονίων. Με το παράδειγμα “spower”, υπολογίστηκε η ανελαστική ισχύ ανάσχεσης των ηλεκτρονίων στο υγρό νερό και συγκρίθηκε με όλα τα διαθέσιμα μοντέλα. Επιτυγχάνεται συμφωνία του διορθωμένου Option 6 με το Option 4 εντός 7% σε όλο το εύρος ενεργειών. Με το παράδειγμα “range”, υπολογίστηκε το μήκος τροχιάς (εμβέλεια), το μήκος διείσδυσης κατά της διεύθυνση πρόσπτωσης και η πλευρική η διείσδυση των ηλεκτρονίων στο υγρό νερό. Σε όλα τα μεγέθη η απόκλιση του διορθωμένου Option 6 από το Option 4 ήταν εντός του 10%. Συνοψίζοντας, η προτεινόμενη διόρθωση βελτιώνει δραστικά το μοντέλο Option 6 αποδίδοντας πλησιέστερα αποτελέσματα με το Option 4 σε όλες τις ποσότητες που υπολογίστηκαν. | el |
| heal.abstract | Ionization cross sections in liquid water are important for the description of the radiobiological effects of ionizing radiation in cellular environment, since ionizations are the dominant process leading to the radiolysis of water molecule and the creation of free radicals. The most popular analytical models for electron impact ionization in the gas phase were developed by Yong Ki-Kim (and co-workers) at NIST (USA). These models are known as Binary-Encounter Dipole (BED) and Binary-Encounter-Bethe (BEB) and give reliable results for a variety of targets. BEB model is adopted in Geant4-DNA (Option 6) of CERN for track structure simulations in liquid water. The aim of this work is to modify appropriately BED and BEB models to account for cumulative effects in condensed phase that are not considered, due to the variability of the cross sections when approaching the binding energies of the target. The proposed correction is a modification of Burgess term, to result in better agreement with the recommended dielectric model of Geant4 (Option 4) in the low energy region. In an analogy with the elastic scattering cross section from the Yukawa potential in the 1st Born approximation, the denominator of Burgess term should increase. The physical explanation of our correction is related to the reduction of the range of the Coulomb interaction due to the screening effect and the polarizability of the target. The examined quantities were the differential ionization cross section, the total ionization cross section and the ionization stopping power for non-relativistic electrons in liquid water. The deviation of the corrected BED and BEB models from Option 4 is reduced to less than 30% and 23% respectively. Ionization stopping power calculations of the corrected models were within the 10% range from Option 4 in the whole energy region. Furthermore, we applied the present correction in Option6 model and calculated basic quantities related with the diffusion of the electrons. With the “spower” example, the total inelastic stopping power in liquid water was calculated and compared with the available physics models. An agreement between the corrected Option 6 and Option 4 of 7% was achieved in the whole energy region. With the “range” example, we calculated the track length (range), the projected length and the penetration of the electrons in liquid water. In all calculated quantities the deviation from Option 4 was within 10 %. We conclude that our correction brings a closer agreement with Option 4 in all quantities that were calculated. | en |
| heal.advisorName | Κόκκας, Παναγιώτης | el |
| heal.committeeMemberName | Κόκκας, Παναγιώτης | el |
| heal.committeeMemberName | Εμφιετζόγλου, Δημήτριος | el |
| heal.committeeMemberName | Παπαδόπουλος, Ιωάννης | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | - |
| heal.numberOfPages | 94 σ. | - |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΦΥΣ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε. ΜΑΡΓΗΣ ΣΤΕΦΑΝΟΣ 2022.pdf | 3.01 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
