شبيه سازي يك آشكارساز تناسبي ميكرو نواري براي آشكارسازي گاز رادن و دختران با كد مونت كارلو (MCNPX)

Simulation of a microstrip proportional detector for radon and daughter detection by MCNPX Code

تاكنون روش­ها و آشكارسازهاي مختلفي براي آشكارسازي گاز رادن استفاده شده است. به علت نويز كم و قدرت تفكيك نسبتا بالاي آشكارسازهاي گازي نسبت به آشكارسازهاي نيمه هادي و يا سوسوزن، استفاده از آن­ها براي آشكارسازي اشعه آلفا بسيار مورد توجه مي­باشد. آشكارساز تناسبي ميكرو نواري نيز جزء اين دسته قرار دارد كه تاكنون براي آشكارسازي رادون استفاده نشده است. در اين مقاله پاسخ آشكارساز گازي ميكرو نواري به ذرات آلفاي رادن و دختران آن در حالت پرتوزايي پايين در محدوده Bq/m3 103 -1 با استفاده از كد MCNPX بررسي شده است.ابتدا چشمه حجمي رادن بالاي مايلر به يك چشمه سطحي تبديل مي­شود. براي يك ذره آلفا كه از سطح زيرين مايلر وارد حجم فعال مي­شود انرژي بجامانده بصورت تابعي از فاصله در طول مسير بدست آمده است. براي بررسي دقيق اين آشكارساز همچنين انرژي بجا مانده در بالاي نوارهاي آند نيز بصورت تابعي از زاويه و انرژي محاسبه شده است. نتايج حاصل از تحقيق نشان مي­دهد كه هرچه زاويه فرودي ذره نسبت به راستاي z بيشتر شود بيشينه مقدار انرژي بجامانده افزايش مي­يابد.در ضمن به علت تناسبي بودن آشكارساز، با افزايش انرژي، انرژي بجامانده در واحد طول كاهش پيدا كرده درنتيجه ارتفاع پالس باافزايش انرژي ذره كاهش مي­يابد. با افزايش زاويه فرودي آلفا تعداد نوارهايي كه پالس توليد مي­كنند افزايش ولي دوام پالس كاهش مي­يابد. بنابراين بعلت حساس بودن آشكارساز ميكرو نواري به زاويه و انرژي ذرات آلفاي رادن و دختران در پرتوزايي پايين، اين آشكارسازها ميتوانند بعنوان گزينه مناسبي براي آشكارسازي گاز رادن تلقي شوند.

Many detection methods have been applied to detect radon gas. Due to the low noise and high resolution of gas detectors compared to semiconductor detectors or scintillation detectors, using them to detect alpha radiation is very considerable. Microstrip proportional detector is also included in this group and it has not been used for the detection of radon. In this article, response of the microstrip gas detector to alpha particles from radon and its daughters has been investigated in low radiation fields in the range of 1-103Bq/m3 using MCNPX code. First the radon volumetric source above the Mylar is transferred to surface source. For an alpha particle that enters the active volume from the Mylar lower surface, the loss of energy has been achieved as a function of distance along the track. To scrutinize this detector, the energy loss above the anode strips is also calculated as a function of angle and energy. The findings show that increase in the incident angle of the particle result in the increase in the maximum amount of energy loss. Moreover, because of the proportionality of detector, by increasing the energy, energy loss per unit length is reduced and as a result, pulse height is decreased with increasing particle energy. With the increase of the alpha incident angle, the number of anode strips producing pulse is increased but the pulse duration is reduced. Therefore, due to the sensitivity of the microstrip detector to the angle and the energy of alpha particles of radon and its daughters at low activities, the detector can be considered as a good choice for radon detection, as studied in this paper.