Desarrollo del código LegPy para la simulación de la interacción de rayos gamma y electrones con la materia

Abstract

LegPy es un paquete desarrollado en el lenguaje de programación Python orientado a la simulación de la interacción de radiación ionizante con la materia mediante el método de Montecarlo y el empleo de algunas simplificaciones físicas. En este trabajo, se hace una pequeña introducción a su utilización, su algoritmo y sus aplicaciones, centrándose en la simulación de radiación gamma de baja energía. Los principales objetivos son implementar el cálculo de la fluencia a todo el espacio mediante dos tipos de voxelizados y comprobar la validez de la aproximación según la cual, a bajas energías, la dosis y el kerma depositados en un medio material ligero pueden ser iguales. Con dichas finalidades, se explican los conceptos físicos que son necesarios para analizar los resultados de diversas simulaciones ilustrativas. Posteriormente, se desglosa la estructura general de LegPy, explicando los archivos que han sido editados y el funcionamiento de su algoritmo. De ese modo, se exponen resumidamente las implementaciones que han sido realizadas, demostrando su validez mediante la comparación de los resultados de varias simulaciones con los de otras elaboradas mediante el programa PENELOPE. Adicionalmente, se mencionan algunos cambios dedicados a facilitar la experiencia del usuario. Por último, se detalla el ahorro del tiempo de cómputo que implica el cálculo de la dosis frente al del kerma, manifestando la ventaja que conlleva la elaboración de los nuevos algoritmos.LegPy is a package developed in the Python programming language aimed at simulating the interaction of ionizing radiation with matter through the Monte Carlo method and the use of certain physical simplifications. This project provides a brief introduction to its use, algorithm, and applications, focusing on the simulation of low-energy gamma radiation. The main objectives are to implement the calculation of fluence throughout the entire space using two types of voxelizations and to assess the validity of the approximation that, at low energies, the dose and the kerma deposited in a light medium can be equal. For this purpose, the physical concepts necessary to analyze the results of several illustrative simulations are explained. The general structure of LegPy is then broken down, explaining the files that have been edited and how its algorithm works. Thus, the implementations that have been carried out are briefly presented, demonstrating their validity by comparing the results of several simulations with those of other ones developed using the PENELOPE program. Additionally, some changes dedicated to improving the user experience are mentioned. Finally, the computational time savings involved in calculating dose versus kerma will be detailed, demonstrating the advantage of developing the new algorithms.