جداسازی طیف نوترون و گاما با استفاده از روشی مبتنی بر فیلترهای دیجیتال

در این مطالعه، از کد مبتنی بر روش مونت‌کارلو geant4 برای شبیه‌سازی مجموعه‌ی آشکارساز ne-213 دو اینچی و چشمه‌ی am-be موجود در دانشکده مهندسی انرژی شریف، استفاده شد و طیف گاما و نوترون این چشمه در آشکارساز مذکور از طریق شبیه‌سازی به دست آمد. سپس، جهت مقایسه و تحلیل نتایج، طیف گاما و نوترون در یک چیدمان آزمایشگاهی مشابه به روش جداسازی آنالوگ تفکیک کسر ثابت به دست آمد؛ در ادامه، سه نمونه فیلتر دیجیتال در نرم‌افزار متلب تعریف شدند تا نتایج اعمال آن‌ها بر روی داده‌های حاصل از شبیه‌سازی انجام شده توسط geant4، بررسی شود. در این مقاله، مطالعه بر روی فیلترهای دیجیتالی مثلثی، ذوزنقه‌ای و قله‌ای با سطح فوقانی مسطح انجام شد و با مقایسه‌ی نتایج حاصل به ازای مقادیر مختلف متغیرهای موثر در هر فیلتر با نتایج حاصل از آزمایش انجام شده در آزمایشگاه، مقادیر بهینه‌ای برای متغیرهای مرتبط با هر فیلتر به دست آمد. با بررسی‌های صورت گرفته، برای فیلتر مثلثی به ازای 11=k، برای فیلتر ذوزنقه‌ای به ازای 10=k و 5=l و برای فیلتر قله‌ای با سطح فوقانی مسطح به ازای 10=k و 20=l بهترین نتایج به دست آمد. در نهایت این نتیجه به دست آمد که در بحث کیفیت جداسازی، فیلتر ذوزنقه‌ای می‌تواند انتخاب مناسب‌تری باشد.

discrimination of neutron and gamma spectrum using a method based on digital filters

in this study, the monte carlo-based simulation code, geant4, was applied to model the 2-inch ne-213 detector and am-be source available at sharif university faculty of energy. the neutron and gamma spectrum for this source in the ne-213 detector could be achieved. furthermore, a circuit based on the analog constant fraction method (cfm) was used in the laboratory to get the neutron and gamma spectrum of the same source to be used for further comparisons. for the next step, three digital filters named triangular, trapezoidal, and flat top cusp were scripted in matlab not only to see how each filter performs in the discrimination of these two spectrums but also to find the optimum values for the effective parameters in each of the filters by comparing the filter outputs with the results obtained from the constant fraction method in lab. as it turned out, in the triangular filter for k=11, the trapezoidal filter for k=10 and l=5, and in the flat top cusp filter for k=10 and l=20, the most accurate results were obtained. by comparing the results for these values in each filter, it was shown that the trapezoidal filter performed the most effectively in spectrum discrimination.