بررسی و محاسبه ی بازدهی ذاتی شمارنده های سوسوزن (nai(tl و (csi(tl با استفاده از کد محاسباتی mcnp

آشکارسازی و اندازه گیری تابش یک موضوع اساسی در فیزیک هسته ای و مهندسی هسته ای می باشد. ابزارهای گوناگون در چند دهه ی اخیر جهت آشکارسازی و اندازه گیری ذرات با دقت بالا گسترش یافته اند. آشکارسازهای یدور سدیم (nai) وسایلی به منظور استفاده در آشکارسازی تابش و اندازه گیری فعالیت های هسته ای هستند. آشکارسازهای (nai(tl به طور معمول جهت تعیین و اندازه گیری فعالیت های چشمه های پرتوزای کم انرژی استفاده می شوند. آن ها دارای بازدهی آشکارسازی بالا هستند و در دمای اتاق عمل می کنند. اما بر خلاف داشتن بیشترین بازدهی سوسوزنی در میان سایر سوسوزن ها، بازدهی ذاتی آن از بعضی از سوسوزن ها، مانند (csi(tl که در این پایان نامه از آن استفاده شده است، کمتر است. بازدهی آشکارسازی یکی از مهمترین پارامترها در محاسبه ی فعالیت گاما توسط چشمه های پرتوزای محیطی می باشد و معمولاً با استفاده از چشمه های استاندارد با فعالیت معلوم تعیین می شود. تکنیک های آشکارسازی گاما به طور گسترده ای در طیف سنجی اشعه ی گاما در فیزیک هسته ای، عکسبرداری پزشکی، تحلیل های فعالیت نوترون، واقعه نگاری دقیق در مباحث زمین شناسی، و مطالعه ی اشعه ی کیهانی استفاده می شود. در این پایان نامه با استفاده از کد محاسباتی mcnp که بر اساس روش مونت کارلو تهیه و تنظیم شده است، در ابتدا با استفاده از تالی f8 توزیع ارتفاع پالس دو چشمه ی شناخته شده ی کبالت-60و سزیم-137 برای آشکارساز (nai(tl به دست آمده است. سپس توزیع ارتفاع پالس در آزمایشگاه برای همین دو چشمه به دست آمده است. پس از مقایسه ی نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی و اطمینان از درستی کد نوشته شده، برنامه ی اصلی نوشته شده است. در این برنامه، یک آشکارساز استوانهای(nai(tl با طول و قطر 3 اینچ در نظر گرفته شده است. همچنین از تابش های گاما با انرژی های 2/0 و 1 و 5 و 10 و 50 مگا الکترون ولت استفاده شده است و یک چشمهی نقطهای همسانگرد در فاصله ی d روی محور x قرار گرفته است. محور x محور تقارن آشکارساز در نظر گرفته شده است و جهت آن از آشکارساز به سمت چشمه است. در این پایان نامه فقط حالتی در نظر گرفته شده که چشمه روی محور تقارن آشکارساز قرار دارد. همچنین برنامه برای 20 فاصله ی d، از 00381/0 تا 381 سانتیمتر، به عبارتی دیگر نسبت فاصله به شعاع از 001/0 تا 100، اجرا شده است. سپس تغییرات بازدهی ذاتی آشکارساز (nai(tl نسبت به فاصله ی چشمه-آشکارساز برای تابش های گامای مختلف اشاره شده محاسبه شده است و تحلیل های لازم روی نمودار تغییرات بازدهی ذاتی آشکارساز (nai(tl نسبت به فاصله ی چشمه-آشکارساز برای تابش های گامای مختلف صورت گرفته است. لازم به ذکر است که بازدهی ذاتی نه تنها به انرژی فوتون ها بلکه به پیکربندی هندسی چشمه و آشکارساز نیز بستگی دارد. تغییرات بازدهی ذاتی با استفاده از تئوری دیراک و طول وتر میانگین و مسیر آزاد میانگین فوتون ها تحلیل شده است. در پایان، محاسبات فوق برای آشکارساز (csi(tl با همان هندسه و چشمه ها انجام شده است و نتایج آن با نتایج حاصل از آشکارساز (nai(tl مورد مقایسه قرار گرفته است.