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DETERMINATION OF DOSE DISTRIBUTION ON LUNG SIMULATOR OBJECT WITH MONTE CARLO SIMULATION USING CODE PENELOPE

Resumen La radioterapia es uno de los tratamientos usados en pacientes que padecen cáncer, donde el volumen del tumor es irradiado, teniendo en cuenta diversos criterios para evitar dañar los tejidos sanos, por tanto, es importante tener la certeza de que la dosis suministrada es la correcta. Con el fin de desarrollar un método preciso de verificación del planeamiento de tratamiento se construyeron objetos simuladores de pulmón y tejido blando a base de resina epoxi, esferas fenolíticas y carbonato de calcio, estos fueron analizados por microscopía de barrido electrónico y validados mediante simulación Monte Carlo usando código Penélope v.2008 en comparación con publicaciones del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST por sus siglas en ingles). Con esto se evaluó la interacción de la radiación con objetos simuladores homogéneos (pulmón) y heterogéneos (pulmón, tejido blando, pulmón) construidos y simulados. Siendo el principal objetivo de este trabajo el uso de los objetos simuladores en condiciones similares a la que se utiliza en la irradiación de un caso clónico en radioterapia, obteniéndose curvas de porcentaje de dosis a profundidad (PDP) para pequeños campos de 1x1 cm2 y 2x2 cm2, con haces de fotones de 6 MeV de energía.

Abstract Radiotherapy is one of the treatments used in patients suffering from cancer, where the volume of the tumor is irradiated, considering various criteria to avoid damaging healthy tissues, therefore it is important to be certain that the dose given is correct. In order to develop a precise method of verification of treatment planning, simulators of lung and soft tissue were constructed based on epoxy resin, phenolitic spheres and calcium carbonate. These were analyzed by electronic scanning microscopy and validated by Monte Carlo simulation using PENELOPE v.2008 code compared to publications from the National Institute of Standards and Technology (NIST). With this, the interaction of the radiation with homogeneous simulators (lung) and heterogeneous (lung, soft tissue, lung) constructed and simulated was evaluated. The main objective of this work is the use of simulating objects in conditions similar to that used in the irradiation of a clinical case in radiotherapy, obtaining dose depth curves (PDP) for small field of 1x1 cm2 and 2x2 cm 2, with photon beams of 6 MeV energy.

BASIC THEORY AND APPLICATIONS OF THE EMERGENT PROPERTIES OF SOCIETY AS A COMPLEX SYSTEM

Resumen En este artículo presenta la teoría básica para estudiar las sociedades humanas como sistemas complejos. Se comienza por mostrar los axiomas de un sistema social así como las características generales de los sistemas complejos. La complejidad de los sistemas sociales se formaliza usando el concepto de la entropía no extensiva de Tsallis. Esta entropía se deduce a partir de la redefinición de la función logarítmica como el logaritmo-q. Con esta entropía se analizan las propiedades emergentes en la física de la sociedad usando un ejemplo de aplicación con datos del ingreso por hogares y la relación de la sociedad con todo el universo.

Abstract In this paper, we present the basic theory to study human societies as complex systems. We begin by showing the axioms of a social system as well as the general characteristics of the complex systems. The complexity of social systems is formalized using the concept of Tsallis non-extensive entropy. This entropy is deduced using the q-logarithm function that is a redefinition of the logarithm function. With this entropy, the emergent properties in the physics of society are analyzed using an application example with data from the income per home and the relationship of the society with the whole universe.

step heating system used for thermal conductivity measurements

Resumen Se describe un sistema de calentamiento escalonado para la medición de la conductividad térmica, el cual mezcla las ventajas de los métodos dinámicos con las propias de los métodos estacionarios, permitiendo la realización de mediciones rápidas y confiables en el rango de temperatura entre 85K y la temperatura ambiente. Este sistema es especialmente apropiado para la mediación de materiales solidos con una relación longitud-espesor mayor que la unidad. A fin de ilustrar las capacidades y la fiabilidad del sistema se presentan mediciones de conductividad térmica en muestras de plomo (99.9%) y material cerámico del tipo La 0.92 Sr 0.08 CoO 3 . Se concluye que este arreglo experimental permite realizar mediciones rápidas y seguras, permitiendo además controlar de manera eficiente las pérdidas por radiación y convección.

Abstract We describe a step heating method, which is used for thermal conductivity measurements. This system takes the advantages of both dynamic and steady-state methods. It is especially suitable for solid materials having large length-to-thickness ratio. In order to illustrate the capabilities and reliability of the system we show some measurements of thermal conductivity on pure lead (99.9 %) and La 0.92 Sr 0.08 CoO 3 ceramic samples. This technique provides very good precision and fast measurements in the temperature range between 85K and room temperature, along with an effective control of radiative and convective heat losses.

SYNTHESIS AND MODIFICATION OF COLLOIDS WITH SILVER NANOPARTICLES BY LASER ABLATION IN DEIONIZED WATER

Resumen Coloides con nanopartículas esféricas de plata fueron obtenidos por la técnica de ablación con láser pulsado en líquidos. Los parámetros del laser para la síntesis fueron: longitud de onda de 1064 nm, duración de pulso laser de 10 ns, energía por pulso de 15.7 mJ, y se aplicaron 2400, 3600 y 4800 pulsos laser. La radiación laser infrarroja fue enfocada por una lente convergente sobre la superficie de un blanco de plata sumergido en agua desionizada. Cada coloide sintetizado (muestra referencia) fue post irradiado con el mismo láser considerado para la síntesis, pero con energía incidente de 8.3 mJ. Para la post irradiación se consideró una razón de repetición de 10 Hz y diferentes números de pulsos. Durante la post irradiación, el rompimiento óptico del coloide se produjo a mitad de altura del mismo. La caracterización de los coloides se realizó con las técnicas de espectroscopia ultravioleta-visible y microscopia electrónica de barrido. Las curvas para el máximo de absorción y la integral del espectro de absorción en el intervalo correspondiente al infrarrojo cercano (desde 600 nm a 800 nm) sugieren que conforme se incrementó el numero de pulsos láser considerados para la post irradiación de una muestra referencia, se presentó: ablación y la fragmentación de nanopartículas hasta un tamaño crítico, agregación, aglomeración y sedimentación de nanopartículas. Se encontró una dependencia entre las propiedades opticas de nanopartículas de plata con las condiciones de síntesis y post irradiación de coloides con laser pulsado y enfocado.

Abstract Colloids with silver spherical nanoparticles were obtained by pulsed laser ablation technique in liquids. The laser parameters for the synthesis were: 1064 nm wavelength, 10 ns laser pulse duration, 15.7 mJ energy per pulse, and 2400, 3600 as well as 4800 number of laser pulses. The infrared laser radiation was focused on the surface of a silver target submerged in deionized water. Each synthesized colloid (reference sample) was post-irradiated with the same laser considered for the synthesis, but with an incident energy of 8.3 mJ. The post-irradiation were performed with a repetition rate of 10 Hz and several numbers of pulses. During the post-irradiation, the optical breakdown of the colloid occurred at the half height of it. The characterization of the colloids was carried out with ultraviolet-visible spectroscopy and scanning electron microscopy techniques. The analysis of the maximum absorption, integral of the absorption spectrum in the near infrared interval (from 600 nm to 800 nm), and the post-irradiation number of pulses suggest that as the number of pulses increases, ablation as well as fragmentation of nanoparticles up to a critical size, aggregation, agglomeration, and sedimentation of nanoparticles occur in the colloid. A dependence was found between the optical properties of silver nanoparticles with synthesis conditions and the colloids post-irradiated with a pulsed and focused laser.

PULSED PHOTOACOUSTIC APPLIED TO DETERMINATION OF LASER ABLATION THRESHOLD ON METALS

Resumen Se determinaron los umbrales de ablación láser de los metales cobre, oro y plata para la radiación láser de 1064 nm de un laser Nd:YAG de nanosegundos utilizándose la técnica fotoacústica pulsada para registrar las señales fotoacústicas producidas debido a la interacción del metal con los pulsos láser. Dichas señales se analizaron mediante correlación estándar y los cambios en la amplitud fotoacústica conforme aumento la fluencia láser. Los resultados indican que las señales fotoacústicas son muy sensibles a cambios físicos que experimenta una muestra solida debido a la interacción con pulsos láser, pudiendo diferenciarse claramente el cambio del régimen termoelástico al de ablación y por consiguiente el umbral de ablación. Los valores obtenidos para la fluencia umbral fueron: (1.71±0.08) J/cm2 para el cobre, (1.65±0.09) J/cm2 para el oro y (1.15± 0.05) J/cm2 para la plata.

Abstract The laser ablation thresholds of the copper, gold and silver metals were determined for the laser radiation of 1064 nm of a nanosecond Nd:YAG laser using the pulsed photoacoustic technique to record the photoacoustic signals produced due to the interaction of the metal with the laser pulses. These signals were analyzed using the standard correlation and changes in the photoacoustic amplitude as the laser fluence increased. The results indicate that the photoacoustic signals are very sensitive to physical changes that a solid sample experiences due to the interaction with laser pulses, being able to clearly differentiate the change from the thermoelastic to the ablation regime and consequently the ablation threshold. The values obtained for the threshold fluence were: (1.71 ± 0.08) J/cm2 for copper, (1.65 ± 0.09) J/cm2 for gold and (1.15 ± 0.05) J/cm2 for silver.