بهينه‌سازي دستگاه تشخيص فلزات كمياب با استفاده از شبيه‌سازي مونت كارلو

در اين پژوهش، ابتدا يك سيستم طيف‌سنجي اشعۀ ايكس فلورسانس با هدف تشخيص و اندازه‌گيري عناصر كمياب طراحي شد و سپس به روش مونت كارلو در نرم‌افزار MCNPX، شبيه‌سازي و توسعه داده شد. با توجه به نتايج اجراهاي متفاوت كد شبيه‌سازي، بهترين عملكرد سيستم تشخيص عناصر كمياب در فواصل حدود cm3 و cm30، به ترتيب براي فاصلۀ چشمه تا نمونه (SSD) و فاصلۀ چشمه تا آشكارساز (SDD) تعيين شد. به علاوه، مقدار بيشينۀ شدت پرتوي اشعۀ ايكس واردشده به آشكارساز براي موازي‌ساز به قطر mm ۳ حاصل شد. همچنين نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه عدم حضور محافظ سربي در اطراف ديواره‌هاي فلزي خارجي آشكارساز، حتي با وجود استفاده از موازي‌ساز سربي در ورودي پنجرۀ آشكارساز، باعث افزايش ورود پرتوهاي زمينه به آشكارساز و در نتيجه كاهش دقت طيف‌سنجي در تشخيص عناصر كمياب خواهد شد. حد كمينۀ تشخيص غلظت فلزات زرنيخ، سرب، جيوه، روي، مس و آهن به ترتيب mg/kg 0.17، 0.40، 18.40، 20.00، 146.00 و 266.67 محاسبه شد. با توجه به غلظت و حد آلايندگي اين عناصر، دستگاه تشخيص فلزات كمياب طراحي‌شده براي نمونه‌هاي تحقيقاتي و آموزشي، به ويژه در نمونه‌هاي محيط زيستي و كشاورزي، بسيار كاربردي و مفيد خواهد بود.