R a d i o b i o l o g i c a l M o d e l i n g B a s e d On T r a c k S t r u c t u r eR o b e r t K a t z U n i v e r s i t y o f N e b r a s k a , L i n c o l n NE 6 8 5 8 8 -0 1 1 1 USA
ABSTRACT S i n c e t h e i n t e r a c t i o n o f b e a m s o f c h a r g e d p a r t i c l e s w i t h t a r g e t s i n p h y s i c s i s c u s t o m a r i l y b a s e d o n beam f l u e n c e a n d i n t e r a c t i o n c r o s s s e c t i o n we h a v e c h o s e n t h e s a m e l o g i c a l s t r u c t u r
F o r t h i s m o d e l we r e q u i r e 1 ) k n o w l e d g e o f t h e a v e r a g e r a d i a l d i st r i b u t i o n o f l o c a l d o s e a b o u t t h e p a t h o f a n i o n , 2 ) t h e s i z e o f t h et a r g e t v o l u m e , a n d 3 ) t h e r e s p o n s e o f t h e d e t e c t o r t o gamma r a y s , m e a s u r e d a s a f u n c t i o n o f d o s e . R e q u i r e m e n t s 2 a n d 3 d e t e r m i n e d e t e ct o r p a r a m e t e r s : t h e r a d i u s o f t h e t a r g e t v o l u m e a , , t h e c h a r a c t e r i s t i c d o s e E, a t w h i c h t h e r e i s a n a v e r a g e o f 1 h i t p e r t a r g e t a n d C , t h e h i t t e d n e s s i n t h e s e n s e o f t h e c u m u l a t O u r r e q u i r e m e n t s a r e i n p r i n c i p l e e x p e r i m e n t a l l y d e t e r m i n a b l e .
T h u s , f o r t h e F r i c k e d o s i m e t e r E, i s d e t e r m i n a b l e f r o m t h e y i e l d a s a f u n c t i o n o f d o s e w h i l e a , i s f r o m y i e l d a s a f u n c t i o n o f F e + + c o n c e nt r a t i o n . H e r e s i z e i s r e p l a c e d by a n e f f e c t i v e d i f f u s i o n l e n g t h . H i tt e d n e s s i s d e t e r m i n a b l e by c o m p a r i s o n o f t h e s h a p e o f t h e d o s e r e s p o n s e c u r v e a f t e r gamma i r r a d i a t i o n w i t h t h a t o f t h e c u m u l a t i v e P o i s s o n d i s t r i b u t i o n ,w h e r e t h e s h a p e c a n b e m e a s u r e d .
N o t e t h a t t h i s t r a c k m o d e l i s n o t m e c h a n i s t i c b u t i s r a t h e r s t at i s t i c a l a n d p a r a m e t r i c . G i v e n t h e r e q u i r e d i n f o r m a t i o n we c a n t r a n s l a t e t h e gam,ma r a y r e s p o n s e t o t h e r a d i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e p r o b a b i l i t y o f t a r g e t a c t i v a t i o n a b o u t t h e p a t h o f a n i o n . W i t h u s eo f p s e u d o -r a n d o m n u m b e r s we c a n s i m u l a t e a p a r t i c l e t r a c k .O r by r a d i a l l y i n t e g r a t i n g t h e p r o b a b i l i t y we c a n c a l c u l a t e a n a c t i o n c r o s s s e c t i o n . When d e a l i n g w i t h a beam o f c h a r g e d p a r t i c l e s , o r t h e s e c o nd a r y p a r t i c l e s f r o m n e u t r o n s , we a s s u m e t h a t t h e P o i s s o n d i s t r i b u t i o n a d e q u a t e l y t a k e s c a r e o f o v e r l a p .F o l l o w i n g t h e a p p e a r a n c e o f p a r t i e l e t r a c k s i n e m u l s i o n we s e p a r a t e t r a c k s i n t o t h e g r a i n c o u n...