Miniaturized tissue equivalent proportional counters (mini-TEPCs) are proper for radiation dosimetry in medical application because the small size of the dosimeter could prevent pile-up effect under the high intensity of therapeutic beam. However, traditional methods of calibrating mini-TEPCs using internal alpha sources are not feasible due to their small size. In this study, we investigated the use of electron and proton edges on Monte Carlo-generated lineal energy spectra as markers for calibrating a 0.9 mm diameter and length mini-TEPC. Three possible markers for each spectrum were calculated and compared using different simulation tools. Our simulations showed that the electron edge markers were more consistent across different simulation tools than the proton edge markers, which showed greater variation due to differences in the microdosimetric spectra. In most cases, the second marker, yδδ, had the smallest uncertainty. Our findings suggest that the lineal energy spectra from mini-TEPCs can be calibrated using Monte Carlo simulations that closely resemble real-world detector and source geometries.
Kim, Hyun-myung;Jeong, Karp-joo;Lee, Sang-san;Jung, Seun-ho
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제24권1호
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pp.95-98
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2003
Enantioselectivity of the propranolol on β-cyclodextrin was simulated by molecular modeling. Monte Carlo (MC) docking and molecular dynamics (MD) simulations were applied to investigate the molecular mechanism of enantioselective difference of both enantiomeric complexes. An energetic analysis of MC docking simulations coupled to the MD simulations successfully explains the experimental elution order of propranolol enantiomers. Molecular dynamics simulations indicate that average energy difference between the enantiomeric complexes, frequently used as a measure of chiral recognition, depends on the length of the simulation time. We found that, only in case of much longer MD simulations, noticeable chiral separation was observed.
NPT Monte Carlo simulations were performed to calculate the molecular properties of syndiotactic poly(vinyl chloride) (PVC) and syndiotactic poly(vinyl alcohol) (PVA) melts using the configurational bias Monte Carlo move, concerted rotation, reptation, and volume fluctuation. The density, mean square backbone end-to-end distance, mean square radius of gyration, fractional free-volume distribution, distribution of torsional angles, small molecule solubility constant, and radial distribution function of PVC at 0.1 MPa and above the glass transition temperature were calculated/measured, and those of PVA were calculated. The calculated results were compared with the corresponding experimental data and discussed. The calculated densities of PVC and PVA were smaller than the experimental values, probably due to the very low molecular weight of the model polymer used in the simulation. The fractional free-volume distribution and radial distribution function for PVC and PVA were nearly independent of temperature.
Gibbs ensemble Monte Carlo simulations were performed to calculate the vapor-liquid coexistence properties for the binary mixtures $CO_2/CH_3OH$, $CO_2/C_2H_5OH$, and $CO_2/CH_3CH_2CH_2OH.$ The configurational bias Monte Carlo method was used in the simulation of alcohol. Density of the mixture, composition of the mixture, the pressure-composition diagram, and the radial distribution function were calculated at vapor-liquid equilibrium. The composition and the density of both vapor and liquid from simulation agree considerably well with the experimental values over a wide range of pressures. The radial distribution functions in the liquid mixtures show that $CO_2$ molecules interact more stogly with methyl group than methylene group of $C_2H_5OH$ and $CH_3CH_2CH_2OH$ due to the steric effects of the alcohol molecules.
The severe frontal crash tests are NCAP with belted occupant at 35mph and FMVSS 208 with unbelted occupant at 25mph, This paper describes the design process of occupant protection systems, airbag and seat belt, under the two tests. In this study, NCAP simulations are performed by Monte Carlo search method and cluster analysis. The Monte Carlo search method is a global optimization technique and requires execution of a series of deterministic analyses, The procedure is as follows. 1) Define the region of interest 2) Perform Monte Carlo simulation with uniform distribution 3) Transform output to obtain points grouped around the local minima 4) Perform cluster analysis to obtain groups that are close to each other 5) Define the several feasible design ranges. The several feasible designs are acquired and checked under FMVSS 208 simulation with unbelted occupant at 25mph.
A method of calculating the excess Helmholtz free energy from the average of the bent effective acceptance ratio for two-center-Lennard-Jones liquids has been presented. The bent effective acceptance ratio has been newly composed from the acceptan ce ratio for the potential energy difference between a configuration in the Metropolis Monte Carlo procedure and random virtual configuration generated by the separate parallel Monte Carlo procedure and the Boltzmann factor for half the potential energy difference. The excess Helmholtz free energy was calculated directly from the average of the bent effective acceptance ratio through a single Metropolis Monte Carlo run. Because the separate parallel Monte Carlo procedure was used, this method can be applied to molecular dynamics simulations. For two-center-Lennard-Jones liquids, the average of the bent effective acceptance ratio gave better results than use of the modified effective acceptance ratio in the previous work.
A parallel Monte Carlo photon migration algorithm for graphics processing units that implements an improved load-balancing strategy is presented. Conventional parallel Monte Carlo photon migration algorithms suffer from a computational bottleneck due to their reliance on a simple load-balancing strategy that does not take into account the different length of the mean free paths of the photons. In this paper, path-partition load balancing is proposed to eliminate this computational bottleneck based on a mathematical formula that parallelizes the photon path tracing process, which has previously been considered non-parallelizable. The performance of the proposed algorithm is tested using three-dimensional photon migration simulations of a human skin model.
The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.1043-1050
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2022
Markov chains and Monte Carlo Simulation were applied to account for the probabilistic nature of pavement deterioration over time using data collected in the field. The primary purpose of this study was to evaluate pavement network performance of Western Australia (WA) by applying the existing pavement management tools relevant to WA road construction networks. Two approaches were used to analyze the pavement networks: evaluating current pavement performance data to assess WA State Road networks and predicting the future states using past and current pavement data. The Markov chains process and Monte Carlo Simulation methods were used to predicting future conditions. The results indicated that Markov chains and Monte Carlo Simulation prediction models perform well compared to pavement performance data from the last four decades. The results also revealed the impact of design, traffic demand, and climate and construction standards on urban pavement performance. This study recommends an appropriate and effective pavement engineering management system for proper pavement design and analysis, preliminary planning, future pavement maintenance and rehabilitation, service life, and sustainable pavement construction functionality.
For an accurate and efficient time-dependent Monte Carlo (TDMC) neutron transport analysis, several advanced methods are newly developed and implemented in the Seoul National University Monte Carlo code, McCARD. For an efficient control of the neutron population, a dynamic weight window method is devised to adjust the weight bounds of the implicit capture in the time bin-by-bin TDMC simulations. A moving geometry module is developed to model a continuous insertion or withdrawal of a control rod. Especially, the history-based batch method for the TDMC calculations is developed to predict the unbiased variance of a bin-wise mean estimate. The developed methods are verified for three-dimensional problems in the C5G7-TD benchmark, showing good agreements with results from a deterministic neutron transport analysis code, nTRACER, within the statistical uncertainty bounds. In addition, the TDMC analysis capability implemented in McCARD is demonstrated to search the optimum detector positions for the pulsed-neutron-source experiments in the Kyoto University Critical Assembly and AGN201K.
Park, Chang-Hyun;Park, Dahl;Park, Dong-Hyun;Park, Sung-Yong;Shin, Kyung-Hwan;Kim, Dae-Yong;Cho, Kwan-Ho
한국의학물리학회:학술대회논문집
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한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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pp.116-118
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2002
It has been noted that Monte Carlo simulations are the most accurate method to calculate dose distributions in any material and geometry. Monte Carlo transport algorithms determine the absorbed dose by following the path of representative particles as they travel through the medium. Accurate Monte Carlo dose calculations rely on detailed modeling of the radiation source. We modeled the effects of beam modifiers such as collimators, blocks, wedges, etc. of our accelerator, Varian Clinac 600C/D to ensure accurate representation of the radiation source using the EGSnrc based BEAM code. These were used in the EGSnrc based DOSXYZ code for the simulation of particles transport through a voxel based Cartesian coordinate system. Because Monte Carlo methods use particle-by-particle methods to simulate a radiation transport, more particle histories yield the better representation of the actual dose. But the prohibitively long time required to get high resolution and accuracy calculations has prevented the use of Monte Carlo methods in the actual clinical spots. Our ultimate aim is to develop a Monte Carlo dose calculation system designed specifically for radiation therapy planning, which is distinguished from current dose calculation methods. The purpose of this study in the present phase was to get dose calculation results corresponding to measurements within practical time limit. We used parallel processing and some variance reduction techniques, therefore reduced the computational time, preserving a good agreement between calculations of depth dose distributions and measurements within 5% deviations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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