بررسي اثر نوع آشكارساز بر برآورد ضرايب انباشت پرتوهاي گاما با استفاده از شبيه سازي مونت كارلو بر اساس كاهش واريانس

Study on effect of detector type in estimating buildup factor of gamma-rays by monte carlo simulation based on variance reduction

هدف از پژوهش حاضر بررسي تأثير نوع آشكارساز در برآورد ضرايب انباشت پرتوهاي گاما است. در اين راستا، ضرايب انباشت شار پرتوهاي گاماي چشمه­ ي نقطه ­اي همسانگرد Co60 با انرژي متوسط MeV 253/1 در عبور از حفاظ­ هاي تيتانيوم، روي، تنگستن، و سرب با ضخامت­ هاي مختلف cm 5-1 توسط كد محاسباتي MCNPX مورد بررسي قرار گرفت. شار ذرات از طريق چهار نوع آشكارساز متداول براي اندازه گيري پرتوهاي گاما در شبيه­ سازي برآورد شد: استوانه ­ي بدون ماده، شمارنده­ ي گايگر- مولر، سوسوزن سديم يديد، و آشكارساز نقطه­ اي. با توجه به ضخامت زياد مواد، از روش كاهش واريانس پنجره ­هاي وزني در محاسبات استفاده شد تا علاوه بر كاهش زمان اجراي برنامه دقت نتايج را نيز افزايش دهد. در اين پژوهش، وابستگي ضريب انباشت به عدد اتمي ماده، و نوع آشكارساز تعريف شده مورد تائيد قرار گرفت و نتايج نشان داد در حالت­ هاي مختلف بررسي شده، مقادير ضريب انباشت از 1 تا 4 متغير است. با اين حال، مسير تغييرات ضرايب انباشت براي آشكارسازهاي مختلف تقريبا يكسان بود. با توجه به اين نتايج پيشنهاد مي­ شود به منظور افزايش دقت شبيه ­سازي و كاهش زمان اجراي برنامه از آشكارساز نقطه اي استفاده شود.

This paper presents the study on the effect of detector type in estimating gamma rays buildup factor. In this regard, the flux buildup factors of gamma rays emitted by an isotropic point 60Co source in mean energy 1.253 MeV was evaluated after passing through the Pb, W, Zn, and Ti sample in thickness of 1-5 cm by MCNPX. Four common detector types in simulation of measurement was defined to estimate the gamma rays flux: an empty cylinder, Geiger-Muller counter, NaI(Tl) scintillator, and point detector. Due to the deep penetration condition, weight windows varience reduction technique is applied to achieve more accuracy and less computer run time simultaneously. The present work confirm the buildup factor dependence on atomic number of materials, and detector type. The results show that the value of buildup factors was varied from 1 to 4 in different states. However, the variation of buildup factors follow almost similar trend in different detector types. According to the results, applying point detector in simulation is suggested which lead to increased accuracy of simulation and decreased computer run time.