物質データの作成方法 -...

本講演では，モンテカルロシミュレーションに用いる物質データの作成方法について説明した．EGS5において「物質データ」は，PEGS5（PreprocessorforEGS5）と呼ばれる subprogram によって作成され

る．PEGS5 によって作成される物質データには，各物質における相互作用の断面積等，EGS5 のシミュレ

ーションに必要な物理データが含まれており，EGS5 によるモンテカルロシミュレーション時には，始めに

PEGS5 がユーザー指定の入力ファイルに従って物質データを作成し，その後の粒子移送計算時に物質デー

タを使用してシミュレーションを行う．PEGS5 入力ファイルには，大別して 3 種類の作成方法（ELEM：

元素，COMP：化合物，MIXT：混合物／混合気体）が存在する．本実習では，PEGS5 による物質データ作成方法の解説を行い，実用的な物質データの作成方法を学んで

頂いた．

物質データの作成方法京都大学医学部附属病院椋本宜学

平成 27 年度実践セミナー

座

43

日本放射線技術学会近畿支部雑誌　　第22巻1号　　

2016年6月　　

yªþĕûáXÍc�EGS5ĖSTEP 1Ę2Ę3ėĘPEGS5

liÁEC��²>C>C¸Á(C��

]I��CĔ}�S|s�C�

rôEdPŚ�Phantom-2.f phantom-1.inp phantom-2.data

Index • @æà � � � � �ĔĔĔ �Page3 •  PEGS5 ĔĔĔ �Page7 •  EGS5 ĔĔĔ �Page22

– STEP 1 ĔĔĔÁ�Page23 – STEP 2 ĔĔĔÁ�Page24 – STEP 3 ĔĔĔ �Page26

• �ëèà� � � � �ĔĔĔ �Page27 • F�§¾ � � � �ĔĔĔ �Page28 • ,�ñĎĕ¹� � � �ĔĔĔ �Page29

Page 3

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EGS5ám �•  EGS5Čĕ÷ĕöĕĀ�

– =_áG¢ĖSTEP 1ė��yªáD�ĖSTEP 2ė��øĈċđĕøčē�LárDĖSTEP 3ė��xáD�ĖSTEP 4ĘSHOWERė��0QÖéT;áD�ĖAUSGABė��A�®áD�ĖHOWFARė�

•  øĈċđĕøčē��áD�ĖCGviewė�• yªþĕûá�VĖPEGS5ė�

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EGS (.f )

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MAIN SUBLOUTINE – Ì�xjD��– ÌùòĊÿď¥D�

–  yª¥D�– Ì£��k�$�

–  HOWFAR

–  AUSGAB

PEGS (.inp) yªþĕû�V�

EGSám~9�

CGview ùòĊÿď¥D yª�1¥D�

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EGSĘPEGSáïĊĕù�

44


2016年6月　　

PEGS5 •  PEGS5: Preprocessor for EGS5 (EGS5á#��ąĒõĎĉ)

• 2yªá.Sa¼�Ę�JpĘ^��_��ì£��

– {¨M-ãFÀMĖòąøčēÜ±Yė�– ýĕĄĐOMÜ�$ĖEGS5£�Ü"|ė�

•  EGS5£�á#àF��– PEGS5ÐF�ÓêØPEGS5á£�Ðµ@�

MAJOŚegs5/doc/pegs_user_manual.pdf Page 8

PEGS5ô|�R:<`�• �$þĕûăîïĐÁĖÂ.inpėÁá�V�• �VtâĘ*�Ę'3yĘw3y(w3q�) á3�¿à>!Óêé�

ELEM *��

COMP '3y

MIXT w3y

ELEM+©±�+Ďº(�¡È)ß)

ïķ�ŘyČ)ÿŔ�=Q`Bdć��

ELEM+©±�+Ďº(ķńß)

(+Gas �) �MAJOŚegs5/doc/pegs_user_manual.pdf

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PEGS5ô|�R:<`)ä¸ë�

•  �Û)¡>`BÌ��¤1ÁĖNAÁĘÁNaė�

•  ��¤1âÁ3`BÌĖúĆĕúì6åė�

•  ° ßúĆĕúĘ\�ÌĖ[EOF]á �àuUė�

•  yª5âÁ30`BÌĖúĆĕúì6åė�

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o=Q`Bd{¡Ĺļŉľ)Option �

•  �,#�= 0�$ìĥŖÍ¥xŗ�•  IRAYL = 1 (a<_dÇhËőĀ) •  IBOUND = 1 (ÕđŐ¡EcTOcËőĀ) •  INCOH = 1 (ÕđEcTOcÇhĦ±�) •  ICPROF = -3 (PLT^d°�5) •  IMPACT = 1 (KÝŐ¡ğăŐŏ) j)��)>TH]cŘÙę("�#*pegs_user_manual.pdfŖpp20-21,28ŗ9�í�EGS5ŘPEGS5$1R^D9Ò�(�

KEK EGSýāmŖhttp://rcwww.kek.jp/egsconf/ŗ�ıĕm´Î)ĶÊ/{¡%Ő¡)MCĩĆ

�� @KEK PF BL14c

40 keV γ

Target

Z

Y

Cu,40 keV(EGS4+LP+DB=EGS5)

45


2016年6月　　

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•  ‘ELEM’: ElementŖ�pŗ)Â¥�•  �IAPRIM’: ĺªŊÛę)ICRU-37+)Ĥ×��ŖÍ¥x$Ė¹ŗ�

•  �IRAYL’: a<_dÇh��ŖĤ¥x$*úõŘ1$Ė¹ŗ�

•  �IBOUND’- ‘IMPACT’: �o=Q`Bd{¡ŉľ>TH]c�

ELEM &INP IRAYL=1, IBOUND=1, INCOH=1, ICPROF=-3, IMPACT=1 &END

�pŖs: Pbŗ�

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�pŖs: Pbŗ�PB PB PB 30 É¢�

•  ‘PB’Ė1"øėĚEGS5Ü�|Öéyªþĕûá5��Ė�U: 30`BÜ�$ÔĘ#24`BìEGS5Ü�|ė�

•  ‘PB’Ė2"øėĚHL&kà¶Öé=_ìZD��SSB�_ĖSternheimer-Seltzer-Berger�_: slac730 Table 2.3ėÁ�¤�àßÍ<3ĘSternheimer and Peierls)ŉÈ$ĩĆ �

•  ÃPB’Ė3"øėĚ�VÖéyªþĕûá��¤1�

��uÈŚ�egs5/doc/slac730.pdf Ŗpp78-83, Table 2.3ŗ� Page 16

• yªþĕûì�VÖéñāĐôĕ�8ĖMeVė�– ºAáóüÿòăñāĐôĕĖ�·�AEĘ�·�UEė�– �AáóüÿòăñāĐôĕĖ�·�APĘ�·�UPė�ºAáóüÿòăñāĐôĕâ»nª´ì6å�

ENER &INP AE=0.521, UE=20.511, AP=0.01, UP=20.0 &END

�pŖs: Pbŗ�

Page 17

COMP &INP NE=3,RHO=1.19,PZ=5.,8.,2.,

��ïŖs: ;C_`ØĚŗ�

•  ‘COMP’: CompoundŖ��ïŗ)Â¥�•  �NE’: ��ïg)yČ)ÿŔ)È�•  �RHO’: ©±Ŗg/cm3ŗ�•  �PZ’: ��ïg)�¡È)ß�

PMMA PMMA C H O •  ‘C H O ’: ��¤1ìPZÝ4Õ½�Ü�$��ŖA2,1XėgM� Page 18

MIXT

è�ïŖs: Ăà20�, 1à�ŗ�

•  ‘MIXT’: MixtureŖè�ïŗ)Â¥�

RHOZ = 0.755, 0.232, 0.013,

RHO=1.2929E-03, GASP=0.93174 RHO=1.2050E-03, GASP=1.0

•  ‘RHOZ’: è�ïg)ķńßŖ pĀßŗ�

•  RHO�GASP9ê±$ĠÜ�•  àp)��

•  �GASP’ (gas pressure) = 1.0×273 / (273 + 20) = 0.93174

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2016年6月　　

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KEK ã»ĜizóŘ¯¬ĝ�zóŚ�egs5/doc/pegs5j.pdf

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�p áŖWATERŗ ĘŖLUNG-ICRU44ŗ

ĚėŖADIPOSE-TISSUE-ICRU44ŗ�

ĸĎēŖTISSUE-ICRU33ŗ�

ĸŕŖSOFT-BONEŗ�

Đ©ŕŖCORTICAL-BONE-ICRP23ŗ�

àp� ĂàŖAIR-ICRU44ŗ�

ÔıĕmPEGS5|�ôïķNdK qºR:<`)�¨�

ïķNdKqºR:<`: Phantom-1.inp

{¡é²uÈNdKSLC ŖÎÔÅªď¾Ğ¤m��îŗ https://www.jsrt.or.jp/data/publication/item/pub01/677/

ïķNdKqºÏ)�ĖĶÊ�

Siebers et al. “Converting absorbed dose to medium to absorbed dose to water for Monte Carlo based photon beam

dose calculations”, Phys. Med. Biol. 45 (2000) 983–995.

Hubbell et al. “X-Ray Attenuation and Absorption for materials of Dosimetric Interest”, http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab2.html Page 22

EGS5 • ½�ïķ(�8�#EGS5)\dGd��EdP�)Ĭ´ą¼9�Ð�

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• ïķNdK9�Ð� ō�Ð�6ą¼�– STEP 1: �È)§Ĩ�– STEP 2: ïķ)¥Ĕ�– STEP 3: HW[adH]cĉ±)â¥�

\dGdEdP: phantom-2.f

Page 23

STEP 1 ��•  EGS5$)�È)§Ĩ�

– COMMON�È��AUSGAB2HAWFAR'&%~Ľ)�È�

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• ïķ)È(�8�#�È9�Ð��

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�24É¢)ïķ�)�È(ł�)97wô¸�

include 'auxcommons/geom_common.f' ! geom-common file integer irinn

common/totals/ ! Variables to score

44| 45|

46| 47|

character*24 medarr(7) integer irinn 66|

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STEP 2 ��•  PEGS$qº� ïķNdK9EGS(į.Ļ/�•  �Ðą¼��nmed: ïķ)È=7 medarr: 24É¢)ïķ�ŖJUdJ9�/ŗ��medarr(n): CGview)ïķö�Ŗ0*ûĂŗ�

CGview

!------------------------------------------------------------ ! Step 2: pegs5-call !------------------------------------------------------------

! ---------------------------------

! Define media before calling PEGS5 ! ---------------------------------

nmed=7

97| 98| 99|

100| 101|

102| 103| 104|

105|

medarr(1)='WATER ' medarr(2)='AIR-ICRU44 ' medarr(3)='LUNG-ICRU44 '

medarr(4)='ADIPOSE-TISSUE-ICRU44 ' medarr(5)='TISSUE-ICRU33 '

medarr(6)='SOFT-BONE-ICRU44 ' medarr(7)='CORTICAL-BONE-ICRP23 '

111| 112| 113|

114| 115|

116| 117|

COMP &INP NE=2,RHO=1.00, PZ=2,1, IRAYL=1,IBOUND=1,INCOH=1,ICPROF=-3,IMPACT=1 /END

WATER H2O H O

EGS PEGS

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STEP 2 ��•  Characteristic Dimensions(chard))ī¥�

– ïķÞ(�ŃÇhÏ)��9|��– �)ïķ�rô�76Œ�)Ñ«µ9|��

ïķÞ(ī¥(cm�n)

�Ė: egs5/doc/slac730.pdfŖpp117-123ŗ�

chard(1) = 0.1d0 ! automatic step-size control (cm) chard(2) = 0.1d0

chard(3) = 0.1d0

chard(4) = 0.1d0

chard(5) = 0.1d0

chard(6) = 0.1d0 chard(7) = 0.1d0

125| 126|

127|

128|

129|

130| 131|

Page 26

STEP 3 �!"%'�#&�� •  Œ�Þ(EGS5$)HW[adH]cĉ±9â¥�

–  =Q`Bd)?LO>RŘïòñĳ)>TH]c�•  PEGS5,EGS5fÌ$�>TH]c)Ė¹�·ģ�•  HW[adH]c}p$Ė¹�6>TH]c��ïķÞŘŒ�Þ(¥Ĕ�6>TH]c��6�

�Ė: egs5/doc/slac730.pdfŖpp330-335, Table Bŗ�

! Set option except vacuum region do i=1,nreg-1

if(med(i).ne.0) then

iphter(i) = 1 ! Switches for PE-angle sampling

iedgfl(i) = 1 ! K & L-edge fluorescence

iauger(i) = 1 ! K & L-Auger iraylr(i) = 1 ! Rayleigh scattering

lpolar(i) = 1 ! Linearly-polarized photon scattering

incohr(i) = 1 ! S/Z rejection

iprofr(i) = 1 ! Doppler broadening

impacr(i) = 1 ! Electron impact ionization end if

end do

177| 178|

179|

180|

181|

182| 183|

184|

185|

186|

187| 188|

189|

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•  EGS5$*ŘĩĆÏňüĒ) 0(��Ĥ¥x$*ïòñĳ9�ċ��#�

�Ė¹�#�6��6ř�

• HW[adH]c�6=Q`Bd®Ř��pĊŘ·ģ%�6ĉ±(3!#�

�Ė¹�,�ïòñĳ�÷'6 0Ř�

�ŀ�'>TH]cŁÀ�·ģ$�6ř�

�ĖMAJOŚegs5/doc/slac730.pdf Page 28

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� �pŖŅAUŗ)ïķNdK9qºŘ��EdP9å�#=^d)Òì9þĭř��

��EGS5\dGdEdP)�Ð ü Step 1: medarr, Step 2: nmed, medarr, chard

��CGView(#Œ�29Ņ(�ÐŘ ��EdP9å�#CGView$þĭř�

egs5run phantom-2 phantom-2 phantom-2

egs5run phantom-3 phantom-2 phantom-3

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•  EGS5$*ŘPEGS5$ïķNdK��qº�7 ¶ŘEGS5)ĩĆ� -6ř��

• =^d9�(ĩĆ�&�-$å7 �9��¿Ä�ŘPEGSŘCGviewŘ�EGS)��ňĿ!#�6ą¼9vÜ�6ř�

þĭR:<`Ś�egs5/userdir/pgs5job.pegs5lst, egs5job.out

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•  �$�ká�¦Ėfbde½Ü��ÖéÝV%eâÎç×14�áăîïĐÐfbÓêéė�

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ÌÄegs5job.f(egs5ìvÖØæáąĒõĎĉăîïĐ) ÌÅegs5job.err(egs5F�eáñĎĕăîïĐ) ÌÆegs5job.exe(egs5F�ăîïĐ) ÌÇpgs5job.pegs5err(pegs5F�eáñĎĕăîïĐ) ÌÈpgs5job.pegs5lst(yªþĕû�$ăîïĐ) ÌÉegs5job.out(�k�$ăîïĐ) ÌÊegs5job.out99(��|óðēÿ�$ăîïĐ) ÌËegs5job.pic(CGView|]I�¬«þĕû�$ăîïĐ)

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Ø  å7'��*<cJOd`925ù� 2.  FcTÈdP)ĢġŖ��Ðŗ*

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3.  ěqEdP).å7'�� Ø  �Ðą¼9y)FcTÈdP(ĵ5k� Ø  å7'��*TbD^X)=^d�£�

50


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