Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Áp dụng chương trình MCNP5 để tính toán hiệu suất của detector HPGe GEM 15P4

Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Áp dụng chương trình MCNP5 để tính toán hiệu suất của detector HPGe GEM 15P4 gồm có 4 chương trình bày về mô hình hóa hệ phổ kế gamma detector HPGe; mô phỏng đường cong hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần. Với các bạn chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu hữu ích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Áp dụng chương trình MCNP5 để tính toán hiệu suất của detector HPGe GEM 15P4 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRỊNH HOÀI VINHÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP5 ĐỂ TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR HPGe GEM 15P4 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao Mã số: 60.44.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS. VÕ XUÂN ÂN Thành phố Hồ Chí Minh – 2010 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm và giúpđỡ rất lớn từ Thầy cô, đồng nghiệp và gia đình. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mìnhđến: Thầy TS. Võ Xuân Ân, người hướng dẫn khoa học, đã mang đến cho tôi những kiến thức vàphương pháp nghiên cứu khoa học, truyền đạt tinh thần học hỏi và giúp tôi vượt qua những vướng mắctrong suốt quá trình thực hiện luận văn. Thầy TS. Nguyễn Văn Hoa, Thầy PGS. TS. Lê Văn Hoàng, hai người Thầy đã gợi ý nhữngphương hướng nghiên cứu, đóng góp ý kiến và động viên tôi từ những ngày đầu thực hiện luận văn. Thầy TS. Thái Khắc Định, người đã dành nhiều công sức cho dự án Phòng thí nghiệm Vật lý Hạtnhân mà một trong những kết quả là hệ phổ kế gamma phông thấp đã được sử dụng trong nghiên cứunày. Quý Thầy cô trong Bộ môn Vật lý Hạt nhân và Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP HCMđã đóng góp những ý kiến thảo luận quý báu và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất đểtôi có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho luận văn. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đã hỗ trợ tôi về mọi mặt. BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮTChữ viết tắt Tiếng Việt Tiếng AnhACTL Thư viện số liệu ACTL ACTivation LibraryCYLTRAN Chuong trình mô phỏng CYLTRAN Monte Carlo CYLTRAN An electron/photon transport codeDE Thoát đôi Double EscapeDETEFF Chương trình mô phỏng DETector EFFiciency Monte Carlo DETEFFEGS Chương trình mô phỏng Electron Gamma Monte Carlo EGS A Monte Carlo simulation code of the coupled transport of electrons and photonENDF Thư viện số liệu ENDF Evaluated Nuclear Data FileENDL Thư viện số liệu ENDL Evaluated Nuclear Data LibraryFWHM Độ rộng đỉnh năng lượng Full Width at Half Maximum toàn phần tại một nữa chiều cao cực đạiGe(Li) Detector germanium khuếch Germanium(Lithium) tán lithiumGEANT Chương trình mô phỏng GEANT Monte Carlo GEANT A toolkit for the simulation of the passage of particles through matterGESPECOR Chương trình mô phỏng Germanium SPEctroscopy Monte Carlo GESPECOR CORrection FactorsHPGe Detector germanium siêu tinh High Purity Gemanium khiếtMCNG Chương trình Monte Carlo Monte Carlo Neutron Gamma ghép cặp neutron - gammaMCNP Chương trình mô phỏng Monte Carlo N – Particle Monte Carlo MCNPP/C Tỉ số đỉnh/Compton Peak/ComptonPENELOPE Chương trình mô phỏng PENetration and Energy LOss of Monte-Carlo PENELOPE Positron and ElectronsSE Thoát đơn Single EscapeTP HCM Thành phố Hồ Chí Minh - MỞ ĐẦU Với sự ra đời của detector germanium siêu tinh khiết (HPGe) và silicon (Si) trong suốt thập kỉ1960, lĩnh vực đo phổ gamma đã được cách mạng hóa và trở thành công nghệ phát triển. Trong nhiềulĩnh vực của khoa học hạt nhân ứng dụng, detector ghi bức xạ gamma được sử dụng để xác định hàmlượng của các hạt nhân phóng xạ phát gamma trong mẫu môi trường. Những detector ghi bức xạgamma đã đóng vai trò quan trọng trong các phòng thí nghiệm phân tích phóng xạ trên khắp thế giớinhờ vào kỹ thuật phân tích không phá mẫu và khả năng phân giải cao. Việc sử dụng các detector bándẫn siêu tinh khiết đã mang lại các kết quả chính xác hơn cho việc ghi nhận các bức xạ gamma ở cácnăng lượng khác nhau. Ở Việt Nam, nhiều cơ sở như Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân Hà Nội,Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm Hạt nhân TP HCM, Bộ môn Vật lý hạt nhân – TrườngĐại học KHTN TP HCM đã trang bị các hệ phổ kế gamma loại này trong nghiên cứu và ứng dụng phântích mẫu môi trường hoạt độ thấp. Muốn xác định cường độ chùm tia gamma, điều cần thiết là phải biết chính xác hiệu suất đỉnhnăng lượng toàn phần ở cấu hình đo tương ứng. Phương pháp truyền thống để chuẩn hiệu suất cho cácdetector gamma bán dẫn là xác định trực tiếp đáp ứng của detector đối với các bức xạ gamma ở nhữngnăng lượng khác nhau thông qua việc sử dụng các nguồn chuẩn đơn năng hoặc đa năng đã biết trướchoạt độ. Hiệu suất có được ở những năng lượng này sau đó được ngoại suy cho toàn vùng năng lượngquan tâm để thu được một đường cong hiệu suất. Đường cong hiệu suất này có thể được sử dụng đểtính toán hoạt độ các nhân phóng xạ trong mẫu đo nếu nó phát ra tia gamma có năng lượng nằm trongkhoảng mà đường cong hiệu suất bao quát. Mặc dù cách làm này thường gặp trong thực tế và có vẻ đơngiản, nhưng để thu được những kết quả chính xác cần phải xem xét rất nhiều vấn đề phức tạp trong quytrình thực hiện. Có thể kể đến ở đây là thời gian và chi phí khi tiến hành thực nghiệm; điều kiện củaphòng thí nghiệm về nguồn chuẩn phóng xạ; những vấn đề về kích thước, matrix của mẫu và hình họcđo; nhiễm bẩn phóng xạ; ...