Luận án tiến sĩ vật lý: Tương tác tán xạ Raman cưỡng bức trong môi trường phi tuyến chứa trong sợi tinh thể quang tử lõi rỗng

• Tác giả: Nguyen Thi Phuong Thao
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đông Sơn
• Trường học: Vietnam Atomic Energy Institute (VINATOM)
• Chuyên ngành: Atomic and Nuclear Physics
• Đề tài: Dose calculations in Nuclear medicine using voxel phantom by GAMOS/Geant4
• Loại tài liệu: doctoral thesis
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• THE ABSTRACT OF DOCTORAL THESIS
• THE CONTENT OF THE ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LIỀU HIỆN TẠI TRONG Y HỌC HẠT NHÂN
• 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TÍNH LIỀU
• 1.2. Giới thiệu về y học hạt nhân
• 1.3. Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất
• 1.4. Tương tác giữa electron và vật chất
• 1.5. Tương tác giữa photon và vật chất
• 1.6. Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa lên cơ thể
• 1.7. Các đại lượng và đơn vị đo liều bức xạ
• 1.8. Tình hình nghiên cứu về các kỹ thuật tính liều cho bệnh nhân và người tiếp xúc với bệnh nhân
• 1.9. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.10. Kỹ thuật tính liều cho bệnh nhân và người tiếp xúc
• 1.11. Công cụ tính liều
• 1.12. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.13. Ưu điểm và hạn chế của kỹ thuật tính liều cho phantom voxel
• 1.14. Nhiệm vụ của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH LIỀU CHIẾU TRONG BẰNG PHẦN MỀM GAMOS/GEANT4
• 2.1. Phương pháp Monte Carlo
• 2.2. Nguyên tắc chung
• 2.3. Tính liều cho phantom voxel
• 2.4. Nguyên tắc chụp ảnh CT và ảnh YHHN
• 2.5. Ứng dụng ảnh CT và ảnh YHHN
• 2.6. Tính liều bằng code Geant4 và mô hình vật lý Livermore
• 2.7. Sử dụng phần mềm GAMOS/Geant4 để tính liều trong Y học hạt nhân
• 2.8. Khảo sát độ tin cậy của phần mềm GAMOS/Geant4
• 2.9. Mô hình vật lý
• 2.10. Các tính toán liều lượng
• 3. CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM GAMOS/GEANT4 ĐỂ TỐI ƯU HÓA TÍNH TOÁN LIỀU VỚI PHANTOM VOXEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO
• 3.1. Các cải tiến trong việc tính liều cho phantom voxel
• 3.2. Tính liều cho bệnh nhân bằng phương pháp “hình học song song”
• 3.3. Xác định khối lượng của một cấu trúc
• 3.4. Xác định năng lượng hấp thụ trong một cấu trúc
• 3.5. Tính liều cho người tiếp xúc với bệnh nhân bằng phương pháp “ghép phantom”
• 3.6. Phương pháp ghép phantom
• 3.7. Một số hình thức ghép
• 3.8. Đánh giá độ tin cậy của các cải tiến
• 3.9. Tính liều cho bệnh nhân bằng phương pháp “hình học song song”
• 3.10. Tính liều cho người tiếp xúc bằng phương pháp “ghép phantom”
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ KẾT QUẢ
• 4.1. Kết quả tính liều cho bệnh nhân bằng phương pháp “hình học song song”
• 4.2. Kết quả tính liều cho người tiếp xúc bằng phương pháp “ghép phantom”
• 4.3. Tính liều tương đương cho tuyến giáp của người tiếp xúc khi đứng bên cạnh một bệnh nhân đang nằm
• 4.4. Tính liều hiệu dụng cho người tiếp xúc ở các tình huống giao tiếp khác nhau
• 4.5. Kết quả nghiên cứu của luận án
• 4.6. Những điểm mới của luận án
• 4.7. Những đề nghị nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM GAMOS
• HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM CARIMAS
• GIÁ TRỊ HOẠT ĐỘ (Bq) VÀ HU TRÊN TỪNG VOXEL
• PHỤ LỤC D. BẢNG CHUYỂN ĐỔI MẬT ĐỘ VÀ VẬT LIỆU THEO NGHIÊN CỨU CỦA SCHNEIDER [104]
• CÁC TỆP DỮ LIỆU “YÊU CẦU” KHI TÍNH LIỀU
• PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG TÍNH TỈ LỆ THỂ TÍCH
• THÔNG TIN PHANTOM ICRP 110 GIỚI TÍNH NAM [56]
• TRỌNG SỐ BỨC XẠ
• TRỌNG SỐ MÔ THEO ICRP 103

I. Giới thiệu về tán xạ Raman cưỡng bức

Tán xạ Raman cưỡng bức là một hiện tượng quang học quan trọng, cho phép nghiên cứu các đặc tính của vật liệu thông qua việc phân tích ánh sáng tán xạ. Trong nghiên cứu này, tán xạ Raman được áp dụng để khảo sát các đặc tính quang học của sợi quang tử. Sợi quang tử, đặc biệt là sợi tinh thể quang tử lõi rỗng, đã thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực quang học do khả năng truyền dẫn ánh sáng với tổn thất thấp và khả năng điều chỉnh tần số ánh sáng. Nghiên cứu này nhằm mục đích làm rõ cơ chế tương tác tán xạ trong các sợi này, từ đó mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghệ quang học và viễn thông.

1.1. Cơ sở lý thuyết về tán xạ Raman

Tán xạ Raman là một quá trình mà ánh sáng tương tác với các phân tử trong vật liệu, dẫn đến sự thay đổi tần số của ánh sáng. Hiện tượng này xảy ra khi ánh sáng bị tán xạ bởi các phân tử, tạo ra các photon có năng lượng khác với photon ban đầu. Tán xạ Raman cưỡng bức xảy ra khi ánh sáng có tần số gần với tần số của các mode dao động trong phân tử, làm tăng cường hiệu ứng tán xạ. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tán xạ ánh sáng trong sợi quang tử và cách mà các yếu tố này có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất quang học.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp mô phỏng và thực nghiệm để khảo sát tán xạ Raman trong sợi tinh thể quang tử lõi rỗng. Các mẫu sợi được chế tạo với các thông số khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc đến tương tác tán xạ. Phương pháp tán xạ Raman cưỡng bức được áp dụng để thu thập dữ liệu về cường độ và tần số của ánh sáng tán xạ. Các kết quả thu được sẽ được phân tích để xác định mối quan hệ giữa cấu trúc của sợi và các đặc tính quang học của nó. Việc sử dụng các công cụ phân tích quang học hiện đại sẽ giúp làm rõ các cơ chế tán xạ quang học trong các sợi này.

2.1. Thiết lập thí nghiệm

Thiết lập thí nghiệm bao gồm việc sử dụng nguồn sáng laser để chiếu vào mẫu sợi quang tử. Các thông số như bước sóng, cường độ và góc chiếu sẽ được điều chỉnh để tối ưu hóa tán xạ ánh sáng. Hệ thống thu thập dữ liệu sẽ ghi lại các thông tin về tán xạ Raman và phân tích chúng bằng các phần mềm chuyên dụng. Các mẫu sợi sẽ được kiểm tra dưới các điều kiện khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của môi trường đến tán xạ Raman. Kết quả thu được sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các cơ chế tương tác tán xạ trong sợi tinh thể quang tử.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tán xạ Raman trong sợi tinh thể quang tử lõi rỗng có sự phụ thuộc mạnh mẽ vào cấu trúc và các thông số của sợi. Các dữ liệu thu được cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số như kích thước lõi và tỉ lệ giữa lõi và vỏ có thể làm thay đổi đáng kể cường độ và tần số của ánh sáng tán xạ. Điều này mở ra khả năng tối ưu hóa các sợi quang tử cho các ứng dụng cụ thể trong công nghệ quang học. Các kết quả này cũng cho thấy rằng tán xạ ánh sáng có thể được sử dụng như một công cụ để nghiên cứu các đặc tính vật liệu ở cấp độ vi mô.

3.1. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực quang học và viễn thông. Việc hiểu rõ về tán xạ Raman cưỡng bức trong sợi quang tử có thể giúp phát triển các thiết bị quang học mới với hiệu suất cao hơn. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm cảm biến quang học, thiết bị truyền dẫn quang và các hệ thống quang học phức tạp khác. Kết quả nghiên cứu cũng có thể đóng góp vào việc phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực y học, nơi mà tán xạ quang học được sử dụng để chẩn đoán và điều trị bệnh.