دانلود پایان نامه ارشد:تعیین تابع پاسخ غیر­خطی آشکارسازهای 2 اینچی و 3 اینچی CsI(Tl)

دانشگاه نیشابور

دانشکده علوم پایه

گروه فیزیک

پایان نامه ­ی دوره کارشناسی ارشد

(فیزیک هسته­ای)

موضوع:

تعیین تابع پاسخ غیر­خطی آشکارسازهای 2 اینچی و 3 اینچیCsI(Tl)

اساتید راهنما: دکتر محمود سخائی

دکتر علیرضا وجدانی نقره­ئیان

استاد مشاور:

دکتر عطیه ابراهیمی خانکوک

اسفند 1393

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

فصل اول. 1

1-1مقدمه. 2

فصل دوم  (کلیات فیزیکی آشکارسازها( 7

2-1                   مقدمه.. 8

2-2                   برهمکنش تابش با ماده 8

2-3                   برهمکنش ذرات باردار. 9

2-3-1برهمکنش‌های کولنی.. 9

2-3-2گسیل تابش الکترومغناطیسی (تابش ترمزی). 10

2-4                   برهمکنش فوتون با ماده 11

2-4-1اثر فوتوالکتریک… 12

2-4-2پراکندگی کامپتون. 13

2-4-3تولید زوج.. 15

2-5                   اصول پایه در آشکارسازی تابش…. 16

2-6                   آشکارسازهای سوسوزن. 17

2-7                   لامپ تکثیر کننده ی فوتونی.. 18

2-8                   پیش تقویت کننده 20

2-9                   تقویت کننده 21

2-10تحلیلگر چند کاناله. 21

فصل سوم ) اصول آشکارسازهای سوسوزن و آشنایی با روش مونت‌کارلو و کد (MCNPX.. 22

3-1                   مقدمه. . 23

3-2                   لومینسانس…. 24

3-3                   فلوئورسانس و فسفرسانس…. 24

3-4                   سوسوزن‌ها 24

3-5                   سوسوزن‌های غیرآلی.. 25

3-6                   فرآیند سوسوزنی در مواد غیر آلی.. 25

3-7                   آشکارساز CsI، به‌عنوان یک سوسوزن غیرآلی.. 27

3-8                   روش مونت کارلو و استفاده از کد MCNPX.. 28

3-8-1منشأ روش مونت کارلو. 28

3-9                   روش مونت کارلو. 29

3-10اساس روش محاسبه. 29

3-11 کد MCNPX   30

3-11-1  استفاده از کد. 30

3-11-2  کارت سلول. 33

3-11-3  کارت سطوح.. 34

3-11-4  کارت داده 35

3-11-5  کارت نوع مسأله (MODE) 35

3-11-6  کارت اهمیت (IMP) 36

3-11-7  چشمه. 36

3-12انواع خروجی استاندارد (تالی ها). 37

3-13 تالی F8    37

3-14 متغیر GEB.. 38

فصل چهارم  (طیف سنجی پرتوهای گاما به وسیله ی آشکارسازهای 2 و 3 اینچی (CsI(Tl) 40

4-1                   مقدمه. . 41

4-2                   اندازه گیری طیف چشمه های تک انرژی گاما 41

4-3                   کالیبراسیون. 42

4-4                   طیف مشخصه. 45

4-5                   FWHM (تمام پهنا در نیم ارتفاع). 47

4-6                   ضرایب GEB.. 49

4-7                   شبیه سازی طیف ها به وسیله ی کد MCNPX.. 52

4-7-1مقایسه ی طیف های شبیه سازی شده با طیف های تجربی.. 52

4-8                   تابع پاسخ در محدوده ی فوتوپیک… 57

4-8-1مقایسه ی توابع پاسخ تجربی و محاسباتی.. 57

4-9                   اندازه ی بلور سوسوزن. 60

4-9-1تأثیر ابعاد سوسوزن بر تابع پاسخ.. 60

4-9-2سهم قله ها در طیف ها 63

فصل پنجم ) بحث و نتیجه گیری(.. 64

5-1                   مقایسه ی طیف های تجربی و شبیه سازی شده در انرژی های پایین.. 65

5-2                   مقایسه ی طیف های تجربی و شبیه سازی شده در انرژی های بالا. 66

5-3                   مقایسه ی توابع پاسخ نظری و تجربی.. 66

5-4                   بررسی اثر ابعاد بلور سوسوزن بر تابع پاسخ.. 66

5-5                   مقایسه ی FWHM… 67

5-6                   سهم هر قله در کل طیف ( ). 67

منابع: 69

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1: طیف نوعی آشکارساز سوسوزن در (الف) انرژی بالا و (ب) انرژی پایین.. 4

شکل ‏2‑1: مسیر ذره سنگین و مسیر ذرات سبک درون ماده 10

شکل ‏2‑2: اثر فوتوالکتریک… 12

شکل ‏2‑3: تک قله با انرژی جنبشی کل متناظر با انرژی پرتوی گامای فرودی.. 13

شکل ‏2‑4: وابستگی سطح مقطع کامپتون به (الف) عدد اتمی ماده پراکننده و (ب) انرژی فوتون فرودی.. 14

شکل ‏2‑5: توزیع انرژی الکترون مربوط به پدید ه ی کامپتون 15

شکل ‏2‑6: وابستگی سطح مقطع تولید زوج به (الف) عدد اتمی ماده پراکننده و (ب) انرژی فوتون فرودی.. 16

شکل ‏2‑7: طرح‌واره آشکارساز سوسوزن و الکترونیک آن. 18

شکل ‏2‑8: طرحی از لوله تکثیر کننده ی فوتونی.. 19

شکل ‏3‑1: نمایش ترازهای انرژی مجاز در سوسوزن غیر آلی 26

شکل ‏3‑2: کارت سلول در شبیه سازی.. 34

شکل ‏3‑3: کارت سطوح در شبیه سازی یدور سزیم. 35

شکل ‏3‑4: مثالی از تعریف چشمه در MCNP. 37

شکل ‏3‑5: نمونه ای از فایل متنی برای شبیه سازی آشکارساز. 39

شکل ‏4‑1: خروجی MCA ( شمارش ها برحسب کانال). 43

شکل ‏4‑2: منحنی کالیبراسیون آشکارساز 2 اینچی.. 44

شکل ‏4‑3: منحنی کالیبراسیون آشکارساز 3 اینچی.. 44

شکل ‏4‑4: طیف زمینه ثبت شده بوسیله ی آشکارساز 3 اینچی.. 46

شکل ‏4‑5: طیف سدیم-22 بهمراه زمینه حاصل از آشکارساز 3 اینچی.. 46

شکل ‏4‑6: طیف مشخصه ی سدیم-22 حاصل از آشکارساز 3 اینچی.. 47

شکل ‏4‑7: فوتوپیک گاوسی به همراه زمینه. 48

شکل ‏4‑8: فوتوپیک گاوسی.. 49

شکل ‏4‑9: منحنی برازش FWHM برای آشکارساز 2 اینچی.. 50

شکل ‏4‑10: منحنی برازش FWHM برای آشکارساز 3 اینچی.. 50

شکل ‏4‑11: طیف کبالت-60 حاصل از شبیه سازی آشکارساز CsI. 51

شکل ‏4‑12:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Co60. 53

شکل ‏4‑13:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز2 اینچی برای چشمه Cs137. 53

شکل ‏4‑14:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Na22. 54

شکل ‏4‑15:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Zn65. 54

شکل ‏4‑16:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Co60. 55

شکل ‏4‑17:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Cs137. 55

شکل ‏4‑18: مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Na22. 56

شکل ‏4‑19: مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Zn65. 56

شکل ‏4‑20: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 511 Zn-65. 57

شکل ‏4‑21: : مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1115Zn-65 58

شکل ‏4‑22: : مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1173 Co-60. 58

شکل ‏4‑23: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1332 Co-60. 59

شکل ‏4‑24: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1275 Na-22. 59

شکل ‏4‑25: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 662 Cs-137. 60

شکل ‏4‑26: مقایسه طیف 137-Cs ثبت شده با هر دو آشکارساز. 61

شکل ‏4‑27: مقایسه طیف 22-Na ثبت شده با هر دو آشکارساز. 61

شکل ‏4‑28: مقایسه طیف 65-Zn ثبت شده با هر دو آشکارساز. 62

شکل ‏4‑29:مقایسه طیف 60-Co ثبت شده با هر دو آشکارساز. 62

چکیده

تعیین تابع پاسخ آشکارسازها همواره یکی از ملزومات استفاده از آشکارسازهای پرتوی گاماست. با توجه به اینکه خصوصیت‌های آشکارسازهای سوسوزن با یکدیگر متفاوت است و با توجه به تأثیر ساختمان آشکارساز بر طیف، لازم است که برای هر آشکارساز، تابع پاسخ آن معین شود. پاسخ آشکارساز به انرژی فرودی بر آن نیز وابسته است. علاوه بر انرژی پرتوی فرودی، تابع پاسخ به جنس و ابعاد آشکارساز نیز بستگی دارد. در این پایان‌نامه، تابع پاسخ غیرخطی آشکارسازهای 2 و 3 اینچی CsI(Tl) به‌منظور فراهم آوردن امکان تحلیل طیف گاماهای حاصل از آشکارساز و بررسی اثر ابعاد آشکارساز بر تابع پاسخ آن تعیین‌شده است. پس از انجام آزمایش طیف‌نگاری گاماهای چشمه‌های استاندارد، مقادیر FWHM و سپس ضرایب پهن‌شدگی گاوسی (GEB) محاسبه‌شده‌اند تا با بهره گرفتن از آن در تالی F8 کد مونت‌کارلوی MCNPX، بتوان توابع پاسخ آشکارساز را شبیه‌سازی کرد. چشمه‌های استانداردی که طیف‌های آن‌ها هم به روش تجربی و هم به روش محاسباتی به‌دست‌آمده‌اند عبارت‌اند از: Co⁶⁰، Cs¹³⁷، Na²² و Zn⁶⁵. طبق این پژوهش، نتایج حاصل از شبیه‌سازی به‌وسیله‌ی کد MCNPX 2.6 توافق خوبی با داده‌های تجربی دارند.

واژه‌های کلیدی: آشکارساز CsI، تابع پاسخ، کد MCNP، پهن‌شدگی گاوسی انرژی

فصل اول

1-1    مقدمه

استفاده از یدور سدیم فعال‌شده با ناخالصی تالیم از سال 1948 میلادی توسط هافشتادتر[1] به‌عنوان ماده سوسوزن، سرمنشأ تحولات جدیدی در طیف‌سنجی گاما شد. این ماده سوسوزن به‌عنوان آشکارساز، بازده بالایی برای آشکارسازی پرتوی گاما و قدرت تفکیک انرژی مناسبی برای جداسازی مشارکت چشمه‌های گامای چند انرژی دارد.

سوسوزن NaI(Tl)، اولین ماده‌ی جامدی است که برای طیف‌سنجی فوتون‌های گاما مورداستفاده قرار گرفت. علت استفاده‌ی گسترده از این سوسوزن، خروجی نوری بسیار خوب، خطی بودن و عدد اتمی بالای عنصر ید موجود در آن است. بازده بالا، قیمت پایین و کاربری آسان، تحلیلگران را برای استفاده از آشکارسازهای سوسوزن جهت کار اسپکترومتری گاما جذب کرده است [1].آشکارسازی پرتوی گاما، منوط به انجام برهمکنش با ماده آشکارساز و انتقال همه یا بخشی از انرژی گاما در آن است. فوتون‌های گامای اولیه، نامرئی هستند و درواقع آنچه آشکارسازی می‌شود الکترون‌های سریع خلق‌شده در برهمکنش‌ها هستند. در این پژوهش برای طیف‌سنجی گاما و بررسی اهداف از سوسوزن CsI(Tl) استفاده‌شده است.

یک آشکارساز جهت طیف‌سنجی دو وظیفه به عهده دارد:

1. به‌عنوان یک محیط تبدیل عمل می‌کند که در آن فوتون‌های گامای فرودی، واکنش‌هایی با ماده آشکارساز انجام دهند که منجر به تولید یک یا چند الکترون سریع شود.
2. الکترون‌های ثانویه تولیدشده را آشکار کند [2].

تعداد صفحه : 82

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.