Experimental and Simulation Analysis of Radiation of the Beta Emitting Sources in a Magnetic Field

The behavior of beta particles under the magnetic field was investigated both theoretically and experimentally based on the assumption of reducing the damage to the normal tissues created by using magnetic field in radionuclide therapy.A water-filled spherical medium and a beta particle source was formed by using Geant4 simulation software for the theoretical study. After applying a homogenous magnetic field, the volume of points at which the particles interact with the medium was calculated by determining particle range. The range of beta particles was examined using yttrium-90 source and Gafchromic films for the experimental study. The setup was kept in normal room conditions and in the magnetic resonance imaging device. Then the irradiated films were analyzed by creating isodose curves.With the increase of the magnetic field, the number of hits at the center was increased, but the number of hits at the outer boundaries decreased inversely proportional to the strength of the magnetic field. The change perpendicular to the magnetic field was greater as compared to the change parallel to the magnetic field. The volume of hits of beta particles got smaller with the increase of the magnetic field.When magnetic field is increased, the decrease in the number of interactions at the outer boundaries became more pronounced in the perpendicular direction to the magnetic field. The effect of magnetic field was more apparent for higher energy beta particles than lower energy particles.Amaç: Beta yayan radyoizotoplarla yapılan kanser tedavilerinde manyetik alan kullanılarak normal dokularda oluşan zararın azaltılmasının mümkün olabileceği varsayımı ile beta parçacıklarının manyetik alandaki davranışları teorik ve deneysel olarak araştırıldı. Yöntem: Teorik çalışmada, Geant4 programında içi su dolu küresel bir ortam oluşturuldu ve merkezine beta parçacığı kaynağı yerleştirildi. Homojen bir manyetik alan uygulanarak parçacıkların ortamla etkileştikleri noktaların hacmi, parçacıklarının menzilleri belirlenerek hesaplandı. Deneysel çalışmada, beta parçacıklarının menzili itriyum-90 kaynağı ve Gafkromik film kullanılarak incelendi. Düzenek normal oda koşullarında ve manyetik rezonans görüntüleme cihazında bekletildi. Işınlanan filmler izodoz eğrileri oluşturularak analiz edildi. Bulgular: Manyetik alan artmasıyla beraber merkezde etkileşim sayısında artma olduğu, merkezin dışında ise etkileşim sayısının manyetik alanla ters orantılı olarak azaldığı görüldü. Manyetik alana dik yöndeki değişim manyetik alana paralel yöndekine göre daha fazla idi. Manyetik alanın artmasıyla beta parçacıklarının etkileştiği hacim küçülmekte idi. Sonuç: Manyetik alan arttıkça, manyetik alana dik yönlerde merkezin dışındaki alanlarda etkileşim sayısındaki azalım daha belirgin olmaktadır. Manyetik alan etkisinin düşük enerjililere oranla yüksek enerjili beta parçacıklarında daha belirgin olduğu görülmüştür.