بهره‌گيري از روش MTSVD براي تعيين كيفيت اشعه ايكس در محدوده راديولوژي تشخيصي از طيف‌نگاري كامپتون با استفاده از كد مونت‌كارلو MCNPX

Implementation of MTSVD method for X-ray spectrum unfolding from compton spectrometry in diagnostic radiology range using MCNPX Monte Carlo code

تعيين طيف اشعه ايكس در مراكز مختلف راديولوژي به‌لحاظ كنترل كيفي دستگاه امري مهم است. به‌دليل اثر هم‌پوشي و زمان مرگ، اين عمل با روش‌هاي ساده و با قرار دادن آشكارساز در مقابل پرتوهاي ايكس تيوب ميسر نيست. بنابراين براي به‌دست آوردن طيف اشعه‌ي ايكس، مي‌توان از روش‌هاي غيرمستقيم چون طيف‌نگاري پرتوهاي كامپتون تحت زاويه 90 درجه استفاده كرد. طيف اصلي پرتو ايكس توسط ماتريس پاسخ، به ماتريس طيف كامپتون، به‌صورت يك دستگاه معادله مرتبط مي‌شود. در اين تحقيق به‌علت بدحالت بودن ماتريس ضرايب، از روش رياضياتي منظم‌سازي تجزيه مقادير منفرد برش‌يافته‌ي اصلاح‌شده استفاده شد و طيف‌هاي اشعه ايكس بازيابي گرديد و درنهايت دقت شكل طيف‌هاي به‌دست آمده را با طيف تئوري IPEM78 مقايسه شد. براي مقايسه‌ي ميزان نزديكي طيف بازيابي‌شده به طيف تئوري، از پارامتر خطاي جذر ميانگين مربعات براي طيف‌هاي بازيابي‌شده و از پارامتر درصد خطاي نسبي براي لايه‌ي نيمه‌كننده‌ي اول طيف‌ها استفاده شد. طبق نتايج به‌دست آمده در اين تحقيق روش غيرمستقيم كامپتون با دقت بسيار خوبي (كم‌تر از %5) قادر به بازيابي طيف اشعه ايكس مي‌باشد و خطاي اين روش در به‌دست آوردن لايه‌ي نيمه‌كننده نيز كم‌تر از %2 به‌دست آمد.

Determination of X-ray spectrum at various nuclear radiology centers is important in terms of device quality control. Due to the pile-up effect and dead time, this won't be possible by simple methods, and by placing the detector in front of the X-ray beams. Therefore, to obtain the X-ray spectrum, one can use indirect methods like spectroscopy Compton photons scattered at 90° angle. The primary spectrum is related to the Compton spectrum matrix by the response matrix in an equation system. As the coefficients matrix of this equation is ill-conditioned, MTSVD regularization mathematical method was used in this study for spectrum unfolding the X-ray spectra. Finally, the accuracy of the spectrometry was obtained by comparing the unfolded spectra with the IPEM78 theory spectrum. To compare the closeness of the unfolded spectra with the theory, the root-mean-square deviation was obtained, and the percentage error was used for comparison of the half value layer. According to the results obtained in this study, the indirect Compton method can unfold the X-ray spectrum by a good accuracy, i.e., less than 5%, and the relative error for obtaining the HVL, was found to be 2%.