p240. بررسي اثر مارپيچ آنود و ضريب دي‎الكتريك گازهاي متان و پروپان بر تكثير الكترون‎ها در ميكرودزيمتر

Investigation of the effect of anode Helix and dielectric coefficients methane and propane gases on electron multiplication in microdosimetr

در آشكارسازها و ميكرودزيمترها نياز است كه شدت ميدان الكتريكي تا حد ممكن زياد شود تا الكترونها به سوي آنود سوق داده شده و با ضريب يكسان تكثير شوند. هرچه قطر آنود نازكتر باشد؛ ميدان الكتريكي، قويتر خواهد بود. از سويي عدم يكنواختي آنود، باعث تكثير گاز با ضرايب متفاوت خواهد شد. راه ديگر افزايش شدت ميدان الكتريكي، افزايش شدت ولتاژ آنود است كه اين افزايش باعث ايجاد بار فضايي شده و قدرت تفكيك ميكرودزيمتر را كاهش ميدهد. با استفاده از مارپيچ اطراف آنود ميكرودزيمتر نيز، ميتوان شدت ميدان الكتريكي را بدون اعمال ولتاژهاي بالا به آنود افزايش داد و تكثير يكنواخت در ميكرودزيمتر را تقويت كرد. بنابراين مارپيچ را در فاصله نزديك به آنود قرار ميدهند و 20 درصد ولتاژ آنود را به آن اعمال ميكنند تا علاوه بر افزايش شدت ميدان الكتريكي، ناحيه تكثير گاز به حجم بسيار كوچكي در مقايسه با حجم كل گاز محدود گردد. بررسي ميدان الكتريكي در ميكرودزيمتر ميتواند با كد كامسول كه كد بسيار قوي در بررسي ميدان الكتريكي است، انجام شود. بنابراين در اين مقاله با استفاده از كد كامسول ميكرودزيمتر را كه حفره آن با گازهاي متان و پروپان پر شده، شبيهسازي كرديم و بررسي كرديم كه وجود اين گازها و مارپيچ چه تاثيري بر شدت ميدان الكتريكي ميكرودزيمتر خواهد داشت. دريافتيم كه با توجه به اينكه ضريب گذردهي اين دو گاز تفاوت چنداني ندارد؛ شدت ميدان الكتريكي در اين شرايط به نوع گاز وابسته نيست. همچنين حضور مارپيچ ضمن اينكه تقريبا پيوستگي ميدان الكتريكي را حفظ ميكند، بيش از 51 درصد (نسبت به عدم حضور مارپيچ) شدت ميدان الكتريكي را افزايش ميدهد. اين افزايش شدت ميدان بدون اعمال افزايش ولتاژ، بار فضايي ايجاد نخواهد كرد و بنابراين وجود مارپيچ قدرت تفكيك را افزايش مي‎دهد.

In detectors and microdosimetrs, the intensity of the electric field must be maximized so that the electrons must be attracted toward the anode and multiplied by the uniform coefficient. Whatever the anodic diameter will be thinner, the electric field will be stronger. On the one hand, the anode uniformities cause to multiply gas with different coefficients. Another way to increase the intensity of the electric field is to increase the anodes voltage, which increases the space charge and reduces the energy resolution. Also using a helix around of anode microdosimetr, it is possible to increase the intensity of the electric field without applying high voltages to the anode and amplify the uniform multiplication in the microdosimetr. Therefore, the helix places close to the anode and applies 20% of the anode voltage, in addition to increasing the electric field strength, the area of gas multiplication is limited to a very small volume compared to the total volume of the gas. The microdosimetr electric field can be examined using a Comsol code, which is a very strong code in the application of the electric field. Therefore in this paper, we simulate a microdosimetr filled with methane and propane gases using the Comsol code, and examine the effect of these gases and the anode helix on the microdosimetr electric field strength. We found that the intensity of the electric field in these situations is not dependent on the type of gas, so the dielectric coefficients of these gases are not significantly different, Also, the helix presence, while almost maintaining the continuity of the electric field, increases the intensity of the electric field by more than 51% (relative to the absence of the helix). This increase field strength without increasing the voltage will not create space charge, and therefore increase the energy resolution.