تعیین نقطه‌ی مجازی آشکارساز hpge در انرژی‌های مختلف اشعه‌ی گاما به دو روش شبیه‌سازی و تجربی

آشکارسازهای ژرمانیومی فوق خالص (hpge) زیر شاخه ای از آشکارساز های نیمه‌هادی هستند که به دلیل قدرت تفکیک بالا، زمان مرده کوچک، عدم محدودیت در ابعاد و سازگار بودن با انواع محیط‌ها، در سطح گسترده‌ای از تکنولوژی هسته‌ای، از صنعت فضا گرفته تا پزشکی هسته ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. بازده(ذاتی و همچنین مطلق) آشکارساز hpge که تابع هندسه سیستم چشمه - آشکارساز و هم چنین انرژی اشعه گاما می‌باشد یک فاکتور مهم در تعیین فعالیت چشمه‌های پرتوزا به شمار می‌رود که با تغییر هر یک از عوامل فوق الذکر بازده نیز تغییر می‌کند و نیازمند اندازه‌گیری‌های مجدد خواهد بود. یکی از راه‌های ساده‌تر تعیین فعالیت چشمه‌‌های پرتو‌زا استفاده از بازده ذاتی نقطه مجازی است. نقطه مجازی نقطه‌ای است فرضی که میزبان تمامی واکنش‌ها درون آشکارساز است. هدف در انجام این پژوهش تعیین نقطه‌ی مجازی آشکارساز hpge مدلgmx 40p4-76 و تعیین بازدهی نقطه مجازی برای این آشکارساز است. برای این کار ابتدا با استفاده از سیستم طیف‌سنجی hpge طیف اشعه گامای گسیل شده از یک چشمه یوروپیوم را در فواصل مختلف چشمه - آشکارساز به طور تجربی به دست آوردیم و سپس با استفاده از روش شبیه‌سازی مونت کارلو(کد mcnpx) سیستم طیف‌سنجی را شبیه‌سازی کردیم. در این پژوهش در مرحله‌ی اول به تعیین فاصله نقطه‌ی مجازی به دو روش تجربی و شبیه‌سازی برای بازه‌ی انرژی kev 121 تا kev 1408 پرداخته شد که در محاسبه بازده به روش شبیه‌سازی از کد مونت کارلو mcnpx استفاده شد و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه شدند که سازگاری خوبی داشتند. در مرحله‌ی دوم با استفاده از نقطه‌ی‌مجازی به محاسبه‌ی بازدهی‌نقطه‌ی‌مجازی برای آشکارسازhpge پرداختیم و نشان داده شد که این بازدهی برای یک انرژی در فواصل مختلف نوسانات کمی دارد یا به عبارتی بازدهی نقطه‌ی مجازی در فواصل مختلف برای یک انرژی، یکسان به دست می‌آید و با داشتن آن(بازدهی نقطه مجازی)محاسبه فعالیت چشمه‌های نامعلوم آسان‌تر است چراکه وابستگی به فاصله از بین رفته است و در فواصل مختلف نیازمند اندازه‌گیری مجدد نخواهیم بود.

Determination of virtual point for HPGe detector at various gamma rays energies by simulation and experimental methods

High Purity Germanium detectors (HPGe) are subdivisions of semiconductor detectors which are widely used in nuclear technology from space industry to nuclear medicine, due to their high resolution, low dead time, unlimited size and compatibility with a variety of environments. The( absolute and intrinsic) efficiency of the HPGe detector, which depends on the geometry of the sourcedetector system and also on the energy of gamma ray, is an important factor in determining the activity of the radioactive sources. A simpler way to determine the activity of radiation sources is to use the virtual point intrinsic efficiency which is independent of sourcedetector distance. The virtual point is a point within the detector that all interactions are assumed to take place in that point. The goal of this study is to determine the location of the virtual point of the HPGe detector of GMX 40P476 model and determine the virtual point intrinsic efficiency for this detector at various energies of gamma rays. To do this, we first experimentally obtained the spectrum of gamma rays emitted from a Europium source at different distances from the detector using the HPGe spectroscopy system. Similarly, using the Monte Carlo simulation method (MCNPX code) we simulated the spectroscopy system. In this study, in the first step, the virtual point distances from detector top were determined in two experimental and simulation methods for gamma ray energies from 121 keV up to 1408 keV, the results of which were in good agreements. In the second step, using the virtual point distances, we calculated the virtual point intrinsic efficiencies at various gamma ray energies for the HPGe detector, and it was shown that this efficiency for a given energy is almost constant with small deviations for various sourcedetector distances and it is therefore easier to calculate the activity of unknown sources using this efficiency, because the distance dependency is gone and we do not need to perform measurements at different distances.