Nghiên cứu phân bố hiệu suất của hệ phổ kế gamma phông thấp sử dụng đầu dò germanium siêu tinh khiết

Trong công trình này, việc nghiên cứu phân bố hiệu suất nhằm đưa ra lập luận khoa học của việc lựa chọn dạng hình học nguồn đo thể tích lớn bao gồm việc tính toán hiệu suất của nguồn điểm đặt tại vị trí bất kỳ trong không gian đặt mẫu đo của hệ phổ kế gamma thông qua phổ gamma mô phỏng bằng chương trình MCNP5.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phân bố hiệu suất của hệ phổ kế gamma phông thấp sử dụng đầu dò germanium siêu tinh khiết Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 35, 2018 NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ HIỆU SUẤT CỦA HỆ PHỔ KẾ GAMMA PHÔNG THẤP SỬ DỤNG ĐẦU DÒ GERMANIUM SIÊU TINH KHIẾT VÕ XUÂN ÂN Trường Đại học Công nghiệp Tp. Hồ Chí Minh; voxuanan@iuh.edu.vnTóm tắt. Trong phép đo hoạt độ phóng xạ của các mẫu môi trường hoạt độ thấp bằng hệ phổ kế gammaphông thấp sử dụng đầu dò germanium siêu tinh khiết (high purity germanium - HPGe), vấn đề nâng caohiệu suất ghi của đầu dò thường được quan tâm nhằm giảm thiểu thời gian đo và do đó cải thiện chấtlượng phổ gamma. Nguồn đo dạng trụ và dạng Marinelli được sử dụng rộng rãi để đáp ứng yêu cầu nóitrên nhưng cơ sở khoa học của việc lựa chọn các hình học nguồn đo này vẫn chưa được xây dựng mộtcách đầy đủ. Do vậy, việc nghiên cứu phân bố hiệu suất của hệ phổ kế là rất cần thiết. Trong công trìnhnày, chương trình MCNP5 được sử dụng để mô phỏng phổ gamma của nguồn điểm đặt tại vị trí bất kỳtrong không gian đặt mẫu đo của hệ phổ kế và hiệu suất ghi của đầu dò được tính toán để xác định phânbố hiệu suất. Ngoài ra phân bố hiệu suất cũng được khảo sát khi thay đổi năng lượng gamma và mật độchất nền của không gian đặt mẫu đo. Kết quả cho thấy rằng có hai vùng hiệu suất cao tập trung ngay sátđỉnh đầu dò và tại mặt bên đầu dò, phù hợp tốt với quan điểm lựa chọn hình học nguồn đo dạng trụ vàdạng Marinelli.Từ khoá. mẫu môi trường, hệ phổ kế gamma phông thấp, phân bố hiệu suất, năng lượng gamma, mật độchất nền, MCNP5 A STUDY OF THE EFFICIENCY DISTRIBUTION OF THE LOW BACKGROUND GAMMA SPECTROMETER USING THE HPGe DETECTORAbstract. In the measurement of environmental samples with low radioactivity by the low backgroundgamma spectrometer system using the high purity germanium (HPGe) detector, it is often interested toenhance the detector efficiency for minimizing the measurement time and thus improving the quality ofgamma spectra. The source geometry shaped cylinder and Marinelli is widely used to satisfy the purposesas above but the scientific basis of choosing these types of source have been not set up generally. In thisstudy, the MCNP5 code was used to simulate the gamma spectrum of the point source positioned acertain location in the sample measurement space of the gamma spectrometer and the detector efficiencywas computed to determine the efficiency distribution. Additionally, this efficiency distribution was alsoinvestigated when to change the gamma energy and the matrix density. The results showed that there aretwo high efficiency regions on the top and around the lateral of the detector. This results agree with theviewpoint of selecting the right cylindrical and Marinelli geometries.Keywords. environmental sample, low background gamma spectrometer, efficiency distribution, matrixdensity, MCNP51 MỞ ĐẦU Phổ kế gamma được sử dụng rộng rãi để phân tích định tính và định lượng các đồng vị trong cácmẫu với thành phần vật liệu và hình học nguồn khác nhau. Việc sử dụng đầu dò germanium siêu tinhkhiết có độ phân giải năng lượng cao cho phép phát hiện các đồng vị tự nhiên và nhân tạo, cũng như xácđịnh hàm lượng của chúng trong các mẫu môi trường. Đối với các mẫu môi trường hoạt độ thấp, trong kỹthuật phân tích thông thường tốn kém nhiều thời gian đo để có đủ số đếm tích luỹ, kéo theo sự tăng phôngnhiễu và làm giảm độ chính xác của phép đo nên mẫu đo phải được chuẩn bị với khối lượng lớn chứatrong những hộp với dạng hình học thích hợp [1, 2, 3]. Trong nhiều năm qua, hình học nguồn đo dạng trụhoặc dạng Marinelli được lựa chọn sử dụng để chứa mẫu đo trong các phép đo hoạt độ phóng xạ và đã © 2018 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh62 NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ HIỆU SUẤT CỦA HỆ PHỔ KẾ GAMMA PHÔNG THẤP SỬ DỤNG ĐẦU DÒ GERMANIUM SIÊU TINH KHIẾTđược nghiên cứu chi tiết từ việc tối ưu kích thước hình học [4, 5, 6] cho đến việc hiệu chỉnh sự tự hấp thụbên trong mẫu đo [7, 8]. Tuy nhiên, cơ sở khoa học của sự lựa chọn này chưa được xây dựng một cáchđầy đủ. Trong công trình này, việc nghiên cứu phân bố hiệu suất nhằm đưa ra lập luận khoa học của việclựa chọn dạng hình học nguồn đo thể tích lớn bao gồm việc tính toán hiệu suất của nguồn điểm đặt tại vịtrí bất kỳ trong không gian đặt mẫu đo của hệ phổ kế gamma thông qua phổ gamma mô phỏng bằngchương trình MCNP5.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Chương trình MCNP5 MCNP5 là chương trình máy tính đa mục đích được phát triển bởi nhóm X5, Phòng thí nghiệm LosAlamos, Hoa Kỳ [9], cho phép mô phỏng tương tác của electron, neutron, photon với vật chất bằngphương pháp Monte Carlo. Trong côn ...