مدل سازي تغييرات ضخامت لايه مرده در شبيه سازي MCNP آشكارساز HPGe جهت بهينه سازي محاسبه بازده شمارش نمونه هاي داخل ظرف مارينلي

Dead layer variation modeling for precise HPGe efficiency calculation of samples in marinelli using MCNP computer code

در اين پژوهش روشي براي در نظر گرفتن تغييرات ضخامت مرده در سطوح اطراف و بالاي آشكار سـاز ژرمـانيوم فـوقخـالص HPGe جهـت شبيه سازي دقيقتر آن به خصوص براي نمونه هاي با هندسه مارينلي ارائه شدهاست. با توجه به اينكه در نظر گرفتن جزئيات تغييرات ضخامت لايه مرده در تمام نقاط سطح آشكارساز امكانپذير نيست، در اين مقاله در تقريب مناسبي تغييرات ضـخامت لايـه مـرده در 12قطـاع سـطح جـانبي آشكارساز و 25نقطه در سطح بالاي آن بررسي شده است. براي اين منظور بازده شمارش چشمه نقطهاي استاندارد Am-241 در هريك از نقاط مورد نظر در آزمايشگاه اندازهگيري شده و با توجه به نتايج شبيهسازي MCNP مناسبترين ضخامت لايه مرده براي هر نقطه انتخـاب گرديـد. سپس روشي براي شبيهسازي آشكارساز با ضخامت لايه مرده متوسط سطح جانبي و ضخامت متوسطي براي سـطح بـالايي آن ارائـه شـد. بـراي بررسي اين روش، نتايج شبيهسازي بازده شمارش محلول راديواكتيو استاندارد در ظرف مارينلي با نتايج آزمايشگاهي شـمارش، مقايسـه شـده و همخواني مناسبي بين نتايج مشاهده شد.

In this research, a method for considering the spatial variation of deal layer (DL) thickness at the lateral and top surfaces of HPGe detectors is presented to achieve a more precise simulation model for efficiency calculation especially in marinelli beaker geometries. As a good approximation, the lateral surface of the detector is divided into 12 segments, assuming each segment covers 30 degrees and the top surface of detector is divided to 25 sections. The detector efficiencies are experimentally measured in each lateral segment and also in 25 points at the top of detector, using Am-241 source at each mentioned positions. The nearest DL thickness for each segment is selected through MCNP calculations of Full Energy Peak Efficiency (FEPE) with different DL thicknesses. Then a proposed detector model with a lateral DL thickness equal to average of selected DL thicknesses on lateral surface and a top DL thickness equal to average of selected DL thicknesses on top surface is used for FEPE calculation of bulk sample geometries such as Marinelli beaker containers. The resulting efficiencies are compared with the experimentally measured efficiencies of a Marinelli beaker containing a set of standard radiation source solution with specified activities. The experimental and simulation results of FEPE show a very good agreement.