Estudio del transporte de iones ligeros en medios materiales mediante FLUKA

Abstract

[ES]En este Trabajo Fin de Máster se ha investigado, mediante simulaciones Monte Carlo con el código FLUKA y la interfaz Flair, el transporte de iones ligeros (1H, 4He, 12C, 16O, 20Ne) en medios materiales. El estudio se divide principalmente en dos partes: Estudio del pico de Bragg: El pico de Bragg es la característica fundamental de la dosis absorbida en un medio material debida a la irradiación con un haz de iones. Aquí se analizan los perfiles de dosis en profundidad en distintos materiales, prestando atención a la dependencia de dichos perfiles con la energía inicial del haz de iones y con los parámetros de transporte. En particular se estudian la posición del pico de Bragg, su anchura, la dosis absorbida en posiciones detrás del pico, etc. Estudio de los procesos de dispersión múltiple: Para llevar a cabo este estudio se analizan las desviaciones angulares que sufren los iones al atravesar láminas de material con diferentes espesores. Esto permite establecer la dependencia con la energía del ión y con los parámetros de transporte de las correspondientes distribuciones angulares detrás de las láminas blanco. Este tipo de estudio tiene una gran importancia para la comprobación de las capacidades de las teorías de dispersión múltiple incluidas en los programas de simulación Monte Carlo y, desde un punto de vista más aplicado, es útil en el diseño de dispositivos de colimación de los haces de iones o de sistemas de detección de los mismos que presenten buenas prestaciones en lo que a la resolución angular se refiere. Los resultados obtenidos se contrastan con la información experimental disponible y con los resultados de simulaciones Monte Carlo llevadas a cabo por otros autores, tanto con FLUKA como con otros códigos.

[EN]In this Master’s Thesis, by means of Monte Carlo simulations with the FLUKA code and the Flair interface, the transport of light ions (1H, 4He, 12C, 16O, 20Ne) in material media has been investigated. The study is mainly divided into two parts: Study of the Bragg peak: The Bragg peak is the fundamental feature of the absorbed dose in a material medium due to irradiation with an ion beam. Here, the depth–dose profiles in different materials are analyzed, paying attention to the dependence of said profiles on the initial energy of the ion beam and on the transport parameters. In particular, the position of the Bragg peak, its width, the absorbed dose at positions behind the peak, etc., are studied. Study of multiple scattering processes: To carry out this study, the angular deviations suffered by the ions when passing through material foils with different thicknesses are analyzed. This makes it possible to establish the dependence on the ion energy and on the transport parameters of the corresponding angular distributions behind the target foils. This type of study is of great importance for checking the capabilities of the multiple scattering theories included in Monte Carlo simulation programs and, from a more applied point of view, is useful in the design of collimation devices for ion beams or of detection systems for them that exhibit good performance as regards angular resolution. The results obtained are compared with the available experimental information and with the results of Monte Carlo simulations carried out by other authors, both with FLUKA and with other codes.