طراحی آشکارساز آلفا/بتا/گاما همزمان برای اندازه گیری آلودگی سطحی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

اندازه­ گیری آلودگی­ های سطحی پرتوزا امری لازم و ضروری در تاسیسات هسته ­ای است. پایش آلودگی­ های سطح پایین آلفا و بتا با استفاده از آشکارسازهای سبک، دارای سطح بزرگ و با راندمان بالا امکان­پذیر می باشد. با توجه به اینکه بسیاری از آشکارسازها به طور همزمان قادر به جداسازی پرتوهای آلفا، بتا و گاما نیستند؛ از میان روش­ های موجود، استفاده از آشکارساز فوزویچ به منظور آشکارسازی همزمان آلفا/ بتا/ گاما انتخاب شد. با این روش می­توان تنها با یک آشکارساز ترکیبی که شامل سه لایه از سوسوزن­ های مختلف است، به طور همزمان چشمه­ های آلودگی آلفا/بتا/گاما را بررسی نمود. در اینجا طراحی با استفاده از مواد سوسوزنی ZnS(Ag)، BC400 و NaI(Tl) به ترتیب به عنوان لایه­ های اول تا سوم با ضخامت­ های 0.0025، 1 و 3 سانتیمتر، حساس به اندرکنش با ذرات آلفا، بتا و گاما صورت گرفت. بازدهی مطلق برای هر یک از لایه­ ها با شرط تعادل بین بازدهی وشمارش­ های پس زمینه ناشی از تابش ­های تداخلی چشمه­ در هر لایه صورت گرفت. بدین ترتیب در انرژی MeV 0.1، حداکثر بازدهی مطلق برای ذرات بتا با مقدار 24% و در انرژی MeV 2-1 به حداکثر بازدهی مطلق پرتوهای گاما با مقدار تقریبا 16% دست یافتیم.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Conceptual Design and Simulation of Alpha-Beta Detector for Surface Contamination Measurements

نویسندگان [English]

  • Farnaz Arayeshnia
  • Fereydoon Abbasi Davani
چکیده [English]

The radioactive contamination measurement is essential in nuclear facilities. Monitoring of low level alpha and beta contamination is possible using light detectors high efficiency. Due to the fact that many detectors can't simultaneously discriminate alpha, beta and gamma rays; among existing methods, phoswich detectors would be appropriate option to measure different radioactive contaminations. By this method, it is possible to study simultaneously the alpha/beta/gamma contamination sources with a single detector, which consists of three layers of different scintillators. Here, our design using ZnS(Ag), BC400 and NaI(Tl), with thicknesses of 0.0025, 1 and 3 cm, is sensitive to interaction with alpha, beta and gamma particles, respectively. The absolute efficiency for each layer was determined by the trade-off between the efficiency and background counts due to interference radiation in each layer. Thus, at an energy of 0.1 MeV, the maximum absolute efficiency for beta particles was 24% and 1-2 MeV at maximum absolute yield of gamma rays with an approximate value of 16%.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • detector
  • Alpha
  • beta
  • Gamma
  • phoswich
  • MCNP
  • GEANT4

مراجع

[1] Yablokov,Alexey.Nesterenko,Vassil. Chernobyl: consequences of the catastrophe for people and the environment. NewYork, Academy of Sciences, (2009). [2] Pilviö, Riitta. Method for the determination of low level actinide concentrations and their behavier in the aquatic enviroment. Helsinki, University of Helsinki, (1998). [4] Usuda, Shigekazu. Sakurai, Satoshi. Phoswich detector for simultaneous counting of α, β(γ)-rays and neutrons. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A. 388 (1997) 193-198. [5] White, Travis. Miller, William. A triple crystal Phoswich detector with digital pulse shape discrimination for alpha/beta/gamma spectroscopy. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A. 422 (1999) 144-147. [6] Childress, Nathan. Miller, William. MCNP analysis and optimization of a triple crystal Phoswich detector. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A. 490 (2002) 263-270. [7] Ely, J.H. Aalseth, C.E. Novel beta-gamma coincidence measurements using phoswich detectors. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 263(1) (2005) 245-250. [8] Hennig, W. Tan,H. Single channel beta-gamma coincidence detection of radioactive xenon using digital pulse shape analysis of phoswich detector signals. IEEE Transactions on Nuclear Science, 53 (2006) 620. [9] Farsoni, A.T. Hamby, D.M. MCNP analysis of a multilayer phoswich detector for β-particle dosimetry and spectroscopy. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A. 555 (2005) 225-230. [10] Farsoni, A.T. Hamby, D.M. A system for simultaneous beta and gamma spectroscopy. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A. 578 (2007) 528-536. [11] Yamamoto, Seiichi. Hatazawa, Jun. Development of an alpha/beta/gamma detector for radiation monitoring. Review of Scientific Instruments. 82(11) (2011). [12] Ifergan, Y. Dadon, S. Development of a thin, double-sided alpha/beta detector for surface-contamination mearsurement. IEEE Transactions on Nuclear Science [13] Ifergan, Y. Dadon, S. utilization of wavelenght-shifting fibers coupled to ZnS(Ag) and plastic scintillator for simultaneous detection of alpha/beta particles. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A, 784 (2015) 93-96. [14] T.G. BERTHOLD technicologies. [Online]. Available: https://www.berthold.com/en/rp/lb-124-scint-contamination-monitor. [15] Agostinelliae,S. Allisonas, K. Geant4-a simulation toolkit. Nuclear Instrument and Material in Physics Research A, 506 (2003) 250-303. [16] Knoll, G. Radiation detection and measurement. NewYork, Wiley, (2000). [17] SAINT-GOBLAIN. [Online]. Available :https://www.crystals.saint- gobain.com/products/radiation-detection

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار