ارزیابی یک میکرودزیمتر طراحی شده به منظور اندازه گیری معادل دز نوترون ها در میدان های آمیخته ی نوترون-گاما

نویسنده

سازمان انرژی اتمی

10.22052/6.1.7

چکیده

در پژوهش حاضر یک میکرودزیمتر طراحی شده به­ منظور اندازه­ گیری معادل دز نوترون­ها، پیش از ساخت در میدان­های آمیخته­ ی نوترون-گامای 241Am-Be و 252Cf مورد ارزیابی قرار گرفته است. میکرودزیمتر به­ صورت آرایه ­ای از 259 حجم حساس یکسان به منظور افزایش حساسیت به نوترون­ها در نظر گرفته شده است. هر حجم حساس به شکل استوانه­ ای با قطر و ارتفاع mm 5 پر از گاز معادل بافت با فشار atm 11/0 طراحی شده است تا µm 1 از بافت را معادل­سازی نماید. مقادیر معادل دز نوترون­ها با استفاده از توزیع میکرودزیمتری میدان آمیخته که با استفاده از بسته­ ی شبیه­ سازی Geant4 محاسبه شده ­اند و با در نظر گرفتن حد جدایی keV/µm 5/3 بین سهم نوترون­ها و پرتوهای گاما در این توزیع ها تعیین شده ­اند. نتایج به ­دست آمده نشان می­دهد که مقادیر معادل دز برای دو میدان مذکور به ترتیب 9% و 17% با مقادیر H*(10) اختلاف دارند. با توجه به عدم نیاز میکرودزیمترها به کالیبراسیون دز به­ صورت جداگانه در میدان­های متفاوت و پاسخ قابل اعتماد آن­ها در میدان­های ناشناخته، می­توان نتیجه گرفت که میکرودزیمتر طراحی شده پس از ساخت می­تواند در هر میدان آمیخته با بیشینه­ ی انرژی MeV 11 به ­منظور اندازه­ گیری معادل دز نوترون­ها مورد استفاده قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of a microdosimeter designed for measurement of neutrons dose-equivalent in mixed neutron-gamma fields

نویسنده [English]

  • Amir Moslehi
چکیده [English]

In the present work a microdosimeter designed for measurement of neutrons dose-equivalent, is evaluated in the mixed neutron-gamma fields of 241Am-Be and 252Cf sources. The microdosimeter is considered as an array of 259 similar sensitive volumes to increase the sensitivity to neutrons. Each sensitive volume is a cylinder of 5 mm in diameter and height filled with the tissue-equivalent gas at 0.11 atm pressure to simulate 1 µm of tissue. Dose-equivalent values of neutrons are determined using the microdosimetric distributions calculated by Geant4 simulation toolkit and also considering the separation limit of 3.5 keV/µm between the neutron and gamma contributions in these distributions. Obtained results reveal that the dose-equivalent values of above sources deviate by 9% and 17% from H*(10) values, respectively. Paying attention to the no need for dose calibration of microdosimeters separately in different fields and their trustworthy responses in unknown fields, it can be concluded that the designed microdosimeter can be used in every mixed neutron-gamma field with the maximum energy of 11 MeV in order to measure the dose-equivalent of neutrons.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microdosimeter
  • Dose-equivalent
  • Mixed neutron-gamma field
[1] ICRU. Neutron Dosimetry for Biology and Medicine. ICRU Report 26. Bethesda-Maryland, USA, (1977). [2] H.H. Rossi, M. Zaider. Microdosimetry and its applications. Springer, (1996). [3] H.H. Rossi, W. Rosenzweig. A device for the measurement of dose as a function f specific ionization. Radiology. 64 (1955) 404–411. [4] J. Booz. Development of dose equivalent meters based on microdosimetric principles. Radiat. Environ. Biophys. 23 (1984) 155–170. [5] U.J. Schrewe, H.J. Brede, G. Dietze. Dosimetry in mixed neutron-photon fields with tissue-equivalent proportional counters. Radiat. Prot. Dosim. 29 (1989) 41–45. [6] U.J. Schrewe, H. Schuhmacher, H.J. Brede, G. Dietze. Determination of photon and neutron dose fractions with tissue-equivalent proportional counters. Radiat. Prot. Dosim. 31 (1990) 143–147. [7] M. Farahmand, A. Bos, L. De Nardo, C. Van Eijk. First microdosimetric measurement with a TEPC based on a GEM. Radiat. Prot. Dosim. 110 (2004) 839–843. [8] C. Wang, M. Seidaliev, A. Mandapaka. Design and simulation of a GEM—based TEPC as a neutron REM meter. Radiat. Prot. Dosim. 126 (2007) 559–563. [9] G. Orchard, K. Chin, W. Prestwich, A. Waker, S. Byun. Development of a thick gas electron multiplier for microdosimetry. Nucl. Instrum. Meth. A. 638 (2011) 122–126. [11] H. Schuhmacher. Tissue-equivalent proportional counters in radiation protection dosimetry: expectations and present state. Radiat. Prot. Dosim. 44 (1992) 199–206. [12] A. Moslehi, G. Raisali. A multi-element thick gas electron multiplier-based microdosemeter for measurement of neutron dose-equivalent: a Monte Carlo study. Radiat. Prot. Dosim. 176 (2017) 404–410. [13] F. Sauli. GEM: a new concept for electron amplification in gas detectors. Nucl. Instrum. Meth. A. 386 (1997) 531–534. [14] R. Chechik, A. Breskin, C. Shalem, D. Mormann. Thick GEM-like hole multipliers: Properties and possible applications. Nucl. Instrum. Meth. A. 44 (2004) 303–308. [15] G. Leuthold, V. Mares, H. Schraube. Calculation of neutron ambient dose equivalent on the basis of the ICRP revised quality factors. Radiat. Prot. Dosim. 40 (1992) 77–84. [16] S. Agostinelli, J. Allison, K.A. Amako, J. Apostolakis. Geant4-a simulation toolkit. Nucl. Instrum. Meth. A. 506 (2003) 250–303. [17] U. Fano. Note on Bragg-Gray cavity principle for measuring energy dissipation. Radiat. Res. 1 (1954) 237–240. [18] A. Moslehi, G. Raisali, M. Lemahi. Simulation and experimental study of an indigenously designed and constructed THGEM-based microdosimeter for dose-equivalent measurement. Radiat. Meas. 86 (2016) 56–62. [19] International Standard. Reference neutron radiations. ISO 8529-1. Switzerland, (2001). [20] H.R. Vega-Carrillo, E. Manzaranes-Acuna, A. M. Becerra-Ferreiro, A. Carrillo-Nunez. Neutron and gamma ray spectra of 239PuBe and 241AmBe. Appl. Radiat. Isot. 57 (2002) 167–170. [21] R. Billnert, F.J. Hambcsh, A. Oberstedt, S. Oberstedt. New prompt spectral γ-ray data from the reaction 252Cf(sf) and its implication on present evaluated nuclear data files. Phys. Rev. C. 87 (2013) 024601. [22] A.M. Kellerer, K. Hahn. Considerations on a revision of the quality factor. Radiat. Res. 114 (1988) 480–488. [23] ICRU. Quality factor in radiation protection. ICRU Report 40. Bethesda-Maryland, USA, (1986). [24] V.D. Nguyen. A dose equivalent meter based on the tissue-equivalent proportional counter, and problems encountered in its use. Radiat. Prot. dosim. 9 (1984) 223–225. [25] J. Booz. Development of dose equivalent meters based on microdosimetric principles. Radiat. Environ. Biophys. 23 (1984) 155–170.