شبیه سازی یک آشکارساز تناسبی میکرو نواری برای آشکارسازی گاز رادن و دختران با کد مونت کارلو (MCNPX)

نویسندگان

1 دانشگاه پیام نور

2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمان

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22052/3.3.29

چکیده

تاکنون روش­ها و آشکارسازهای مختلفی برای آشکارسازی گاز رادن استفاده شده است. به علت نویز کم و قدرت تفکیک نسبتا بالای آشکارسازهای گازی نسبت به آشکارسازهای نیمه هادی و یا سوسوزن، استفاده از آن­ها برای آشکارسازی اشعه آلفا بسیار مورد توجه می­باشد. آشکارساز تناسبی میکرو نواری نیز جزء این دسته قرار دارد که تاکنون برای آشکارسازی رادون استفاده نشده است. در این مقاله پاسخ آشکارساز گازی میکرو نواری به ذرات آلفای رادن و دختران آن در حالت پرتوزایی پایین در محدوده Bq/m3 103 -1 با استفاده از کد MCNPX بررسی شده است.ابتدا چشمه حجمی رادن بالای مایلر به یک چشمه سطحی تبدیل می­شود. برای یک ذره آلفا که از سطح زیرین مایلر وارد حجم فعال می­شود انرژی بجامانده بصورت تابعی از فاصله در طول مسیر بدست آمده است. برای بررسی دقیق این آشکارساز همچنین انرژی بجا مانده در بالای نوارهای آند نیز بصورت تابعی از زاویه و انرژی محاسبه شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می­دهد که هرچه زاویه فرودی ذره نسبت به راستای z بیشتر شود بیشینه مقدار انرژی بجامانده افزایش می­یابد.در ضمن به علت تناسبی بودن آشکارساز، با افزایش انرژی، انرژی بجامانده در واحد طول کاهش پیدا کرده درنتیجه ارتفاع پالس باافزایش انرژی ذره کاهش می­یابد. با افزایش زاویه فرودی آلفا تعداد نوارهایی که پالس تولید می­کنند افزایش ولی دوام پالس کاهش می­یابد. بنابراین بعلت حساس بودن آشکارساز میکرو نواری به زاویه و انرژی ذرات آلفای رادن و دختران در پرتوزایی پایین، این آشکارسازها میتوانند بعنوان گزینه مناسبی برای آشکارسازی گاز رادن تلقی شوند.

 



 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • parvin dehghanipour 1
  • jamshid Soltani-Nabipour 2
  • mehdi sohrabi 3
  • mohammad reza Rezaei-Raeini nejad 2
  • ali Hashemizadeh-aghda 1
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Proportional detector
  • Microstrip
  • Radon and daughters
  • Detection
  • Simulation
  • Monte Carlo code
  • MCNPX
[1] H. Zeeb, Organization WH. Who Handbook on Indoor Radon: A Public Health Perspective: WORLD HEALTH ORGN. (2009). [2] United States Environmental Protection Agency.Assessment of risks from radon in homes (EPA 402-R-03-003 .(2003) 98. [3] R. Banjanac, Indoor radon measurement by nuclear track detector. Phychem and tech. l4 (2006) 93-100. [4] United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA) National Radon Proficiency Program Handbook, Radon Measurement Method Definitions. (1996)70-74. [5] N. Vajda, P. Martin, C. K. Kim, Handbook of Radioactivity Analysis, Third Edition. (2012) 363-422. [6] G.S. Islam, A.K.F. Haque, Measurement of mixed radon and thoron daughter concentration using alpha and beta activities filtered from air.Radiation Measurements. 23(1994) 737-742. [7] G.F. Knoll. Radiation Detection and Measurement. third edition, John Wiley & Sons (1999). [8] G. Charpak, R. Bouclier, T. Bressani, J. Favier, Č. Zupančič. The use of multiwire proportional counters to select and localize charged particles. Nucl.Instrum.Methods. A 62 (1968) 262-268. [9] H.E. Chwarz, I.M. Mason, A new imaging proportional counter using a penning gas improves energy. NATURE, 309 (1984) 532 - 534. [10] F. Hartjes, B. Hendriksen, J. Schmitz, H. Schuijlenburg, F. Udo, Operation of the microstrip gas detector. Nucl.Instr.Meth. A310 (1991) 88-94. [11] F. Angelini, R. Bellazzini, A. Brez, G. Decarolis, C. Magazzu, M. M. Massai, G. Spandre, M. R. Torquati, Results from the first use of microstrip gas chambers in a high-energy physics experiment.Nucl.Instr.Meth. A315 (1992) 21-32. [12]F. Sauli, A. Sharma. Micropattern Gaseous Detectors.Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 49 (1999) 41–388. [13] A. Oed. Position Sensitive Detector with Microstrip Anode for Electron Multiplication with Gases. Nucl. Instr. Meth. A263 (1988) 351. [14] F. Angelini, R. Bellazzini, A. Brez, T. Lomtadze, M.M. Massai, R. Raffo, G. Spandre, M.A. Spezziga. A thin, large area microstrip gas chamber with strip and pad readout. Nucl. Instr. Meth. A336 (1993) 106-115. [15] R. Bouclier, G. Million, L. Ropelewski, F. Sauli, Yu.N. Pestov, L.I. Shekhtman. Performance of gas Microstrip chambers on glass substrata with electronic conductivity. Nucl. Instr. Meth. A332 (1993)100. [16] F. Sauli, Development of Microstrip Gas Chambers for radiation detection and tracking at high rates final status report.CFA Instrum. Bull. (1996) 1-12. [17] K.A. Olive, Review of particle properties (Particle Data Group).Chin. Phys. C 38 (2014) 090001. [18] R. J. McConnJr, C. J.Gesh, R. T.Pagh, R. A. Rucker, R. G. Williams III, Radiation Portal Monitor Project Compendium of Material Composition Data for Radiation Transport Modeling, Pacific Northwest National Laboratory, USA, (2011). [20] M. C. Parland, J. Brian, Probability distribution function for collision energy loss. Medical Radiation Dosimetry, Springer London. (2014) 523-547 [21] G.C. Stuart, Drift velocity measurement using MSGCs in a test beam. Nucl. Instr. Meth. A357 (1995) 605.