基于蒙特卡罗方法对3D打印聚合物低能质量衰减实验测量中散射效应的校正

《Applied Radiation and Isotopes》：Monte Carlo-Based Correction of Scattering Effects in Low-Energy Mass Attenuation Experimental Measurements of 3D-Printed Polymers

　　- 利用MCNP6程序开发了瑞利散射校正因子。- 采用模拟与实验相结合的综合方法开展衰减研究。- 使用²⁴¹Am和¹³⁷Cs源评估了3D打印聚合物的衰减特性。- 研究结果与NIST XCOM数据库进行了对比验证。**章节摘要****引言**3D打印技术的日益普及推动了聚合物材料在工程和应用科学领域的广泛应用。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和聚乳酸（PLA）等聚合物材料因其成本低廉、易于加工以及多样化的机械性能而被广泛使用（Ogul, 2022；Barros, 2024）。近年来，这些材料在核技术和医学物理领域引起了越来越多的关注。**理论基础**伽马射线穿过物质时的衰减通常由比尔-朗伯定律（Beer-Lambert定律）来描述，该定律指出光子强度随着辐射穿过厚度为x的材料呈指数衰减。这一关系对于量化光子与物质的相互作用至关重要，如**公式1**所示。其中：- I? 为入射光子强度；- μ 为线性衰减系数（cm?1）；- x 为材料厚度（cm）。线性衰减系数取决于两者……**实验几何结构**质量衰减系数采用透射实验装置进行测定。在该装置中，辐射源发出的射线穿过样品，透射光束由NaI(Tl)闪烁探测器进行探测。探测系统由一台配备2×2英寸晶体并耦合2英寸光电倍增管（PMT）的905-3 ORTEC NaI(Tl)闪烁探测器组成。信号处理和数据采集使用DigiBASE 14针PMT底座完成，该……**结果**本节展示了实验测量和MCNP6模拟所得的结果。首先，通过质量和体积测量确定了所研究材料的密度，因为密度归一化处理是计算质量衰减系数所必需的。随后，对¹³⁷Cs和²⁴¹Am辐射源所获得的衰减系数进行了分析，并与MCNP6模拟及NIST XCOM参考数据进行了比较（Berger和Hubbell, 1987）。**结论**本研究利用¹³⁷Cs和²⁴¹Am伽马源（对应的光子能量分别为661.6 keV和59.54 keV）测定了3D打印聚合物材料的质量衰减系数。铝被用作参考材料以验证实验测量和MCNP6模拟的准确性。所研究的聚合物（ABS、PETG和PLA）在两个能量范围内均表现出与比尔-朗伯定律一致的衰减行为。对于……**CRediT作者贡献声明****Jo?o Pedro Carvalho Andrade：** 撰写——审阅与编辑、验证、方法学、形式分析、数据整理。**William Luna Salgado：** 撰写——审阅与编辑、形式分析。**César Marques Salgado：** 撰写——原始草稿、软件、资源、资金获取、形式分析。**Roos Sophia de Freitas Dam：** 撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法学、形式分析、概念化。**未引用参考文献**国际原子能机构；NIST；Tekin等，2022。**生成式AI及AI辅助技术声明**人工智能工具被用于协助语言编辑和手稿文本的改进，以及支持图表的增强和制作。所有科学内容、数据解释、方法学决策和最终修订均由作者进行批判性审查并予以批准。**利益冲突声明**? 作者声明，不存在已知的财务利益或个人关系等利益冲突，这些冲突可能影响本论文所报道的研究工作。**致谢**作者衷心感谢Instituto de Engenharia Nuclear（核工程学院，IEN）、Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico（巴西国家科学与技术发展委员会，CNPq）和Funda??o Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro（里约热内卢州Carlos Chagas Filho研究基金会，FAPERJ）提供的财政支持。Jo?o Pedro Carvalho Andrade | William Luna Salgado | César Marques Salgado | Roos Sophia de Freitas Dam