مقایسه‌ی آشکارسازهای سوسوزن :Ce3LaBr و NaI(Tl) با استفاده از داده‌های تجربی و شبیه‌سازی باکد MCNP 4C

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده ی چرخه ی سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

2 دانشکده ی مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، صندوق پستی: 4413-15875، تهران ـ ایران

چکیده

آشکارسازهای :Ce3LaBr و NaI(Tl) دو نوع آشکارساز سوسوزن معدنی هستند که به دلیل مقدار بالای نور خروجی‌اشان در مقایسه با سوسوزن‌های آلی و تقریباً سایر سوسوزن‌های معدنی مورد توجه هستند. در این کار پژوهشی نتایج تجربی اندازه‌گیری و شمارش چشمه‌های پرتوزا با و بدون حفاظ با نتایج شبیه‌سازی برای بلورهای هر دو آشکارساز با کد MCNP 4C مقایسه شد. نتایج به دست آمده از اندازه‌گیری چشمه‌های پرتوزای صفحه‌ای به وسیله‌ی این دو آشکارساز نشان داد که برای پرتوهای گامای انرژی- پایین اختلاف قابل ملاحظه‌ای بین نتایج شبیه‌سازی و نتایج تجربی وجود دارد که عمدتاً ناشی از تضعیف غیر قابل اغماض و تأثیرگذار در عبور از پنجره و جعبه‌ی خود آشکارسازها است. با وجود این، برای پرتوهای گامای انرژی- بالا نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی هم‌خوانی قابل قبولی دارد. هم‌چنین نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که همانند نتایج تجربی، بازده آشکارسازی سوسوزن :Ce3LaBr از سوسوزن NaI(Tl) بیش‌تر است. نتایج شبیه‌سازی برای چشمه‌های صفحه‌ای همراه حفاظ نیز هم‌خوانی قابل قبولی با داده‌های تجربی در اکثر انرژی‌های پرتو گاما داشت.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of LaBr3:Ce and NaI(Tl) scintillation detectors by using MCNP 4C code and experimental da

نویسندگان [English]

  • Reza Bagheri 1
  • Seyed Pezhman Shirmardi 1
  • Mohammad GhanadiMaragheh 1
  • Hossein Afarideh 2
چکیده [English]

Both of the LaBr3:Ce and NaI(Tl) detectors are inorganic scintillators that due to their high light output rate in comparison with organic scintillators and almost other inorganic scintillators are significant. In this research, experimental data for identical measurement of the sealed button sources with both detectors in the presence and absence of the shield were compared with the simulation data by using MCNP 4C code for the crystals of detectors. The obtained results from the radioactive sealed button sources measurements represented that for low energy gamma rays there are noticeable differences between the experimental and simulation data and that is highly due to non-negligible and effective attenuation of these low energy gamma rays in passing through the window and the shield of detectors included the crystals. The high energy gamma rays simulation data are, however, in agreement with the experimental observations. Also, all the simulation data as well as the experimental measurents showed that the efficiency of the LaBr3:Ce detector is higher than that of the NaI(Tl) detector. The simulation results for the shielded button sources are also in agreement with the experimental data in most ranges of gama energies.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scintillation detectors
  • Simulation
  • MCNP 4C
  • LaBr3:Ce
  • NaI(Tl)

[1] G. Knoll, Radiation detection and measurement, 3rd ed. Wiley, New York, (1999).

[2] H. Cember, E. Johnson, Introduction to health physics, 4th ed. McGraw-Hill Companies, Inc, (2009).

[3] K. Kleinknecht, Detectors for particle radiation, 2nd ed. Cambridge, U.K, (1998).

[4] M. Balcerzyk, M. Moszynski, M. Kapusta, Comparison of LaCl3:Ce and NaI(Tl) scintillators in gamma-ray spectroscopy. Nuc. Inst. and Meth. A., 537 (2005) 50-56.

[5] E.V.D. Van Loef, P. Dorenbos, C.W.E. Van Eijk, K. Kramer, H.U. Gudel, High-energy-resolution scintillator: Ce activated LaBr. Appl. Phys. Lett, 79 (2001) 1573-1575.

[6] E.V.D. Van Loef, P. Dorenbos, C.W.E. Van Eijk, K. Kramer, H.U. Gudel, Scintillation properties of LaBr3:Ce crystals: Fast, efficient and high-energy-resolution scintillators. Nucl. Instrum. Methods A., 486 (2002) 254-258.

[7] K.S. Shah, J. Glodo, M. Klugerman, W.W. Moses, LaBr3:Ce scintillators for gamma-ray spectroscopy. IEEE Trans. Nuclear Science, 50 (2003) 2410-2413.

[8] B.D. Milbrath, J.E. Fast, W.K. Hensley, R.T. Kouzes, J.E. Schweppe, Comparison of LaBr3:Ce and NaI(Tl) scintillators for radio-isotope identification devices PIET-43741-TM-488, Pacific Northwest National Laboratory (2006).

[9] J. K. Shultis, R.E. Faw, AN MCNP PRIMER. Department of mechanical and nuclear engineering, Kansas state university (2004).