بخشی از مقاله
مقدمه:
آشکارسازهای NaI، به دلیل قیمت مناسب و در دسترس بودن، مهمترین و پرکاربردترین آشکارسازها در اندازهگیری نمونههای فعال هستند. بازده بالای این دستگاهها استفاده از آنها را برای آشکارسازی و تشخیص چشمههای گامای ضعیف، در مواردی که رزولوشن انرژی اهمیت کمتری دارد، مناسب میکند . 1 استفاده از NaI حتی در مواردی که رزولوشن انرژی اهمیت بالایی دارد هم محدود نشده است بلکه در عوض سعی گردیده با انجام روشهایی مشکل رزولوشن پایین این نوع آشکارسازها حل شود. یکی از روشها برای جبران نقص پایین بودن رزولوشن انرژی، استفاده از نوع پیشزمینه پایین این نوع آشکارسازهاست. در آشکارسازهای سوسوزن معمول، اصلیترین هستهها در منابع پیش زمینه، 40K در فوتومولتیپلایر و مقادیر کمی اورانیوم و توریم در مواد غلاف آشکارساز است. در چیدمان آشکارساز پیشزمینه پایین، مواد با محتوای پایین پتاسیم و سایر فلزات انتخاب میشوند. بنابراین در این نوع آشکارسازها پلاستیک به دلیل دارا بودن محتوای پتاسیم و آلومینیوم به دلیل دارا بودن محتوای بالای اورانیوم- توریم مورد استفاده قرار نمیگیرند. همچنین برای کاهش پیشزمینههای داخلی یک لایه کوارتز و یا NaI غیر تزریقی(بدون تالیم) بین کریستال و فوتومولتیپلایر برای جذب تابشهای حاصل از 40K گنجانده میشود . 2 این نوع آشکارسازها عموما در مواردی که میزان شمارش چشمههای پرتوزا کم است مثل اندازه گیریهای زیست محیطی، و یا در اندازهگیریهای فعالیت پولکهایی
477
که در آنها میزان فعال شدن نمونه پایین است، بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. در این مطالعه شرایط بهینه کار با این مدل آشکارساز که دارای دقت و حساسیت مناسب میباشد، مورد بررسی قرار گرفته است.
شکل 1 نمایی از اجزای تشکیلدهنده آشکارساز 76 B 76 LB NaI (SCIONIX)
روش کار :
آشکارساز مورد استفاده در این مطالعه 76 x 76 mm NaI(Tl) detector (SCIONIX type 76 B 76 / 3) است که از نوع پیشزمینه پایین با بازده عالی و رزولوشن انرژی مناسب است. جزئیات مشخصات این نوع آشکارساز در شکل 1 آمده است.
نکته مهم در کاربرد این نوع آشکارسازها تغییرات پاسخ و حساسیت آنها در تغییرات شرایط اندازهگیری (شامل تغییرات دمایی، ولتاژ کار و زمان اندازه گیری) است. بطوریکه این تغییرات باعث ایجاد جابجایی کانال در تشکیل طیف و درنتیجه کاهش رزولوشن انرژی میشود.
نتایج:
در مقایسه طیف اندازه گیری شده سزیم-کبالت و نیز طیف پیشزمینه، با توجه به شمارش بالای سزیم-کبالت، طیف به خوبی در مدت زمان کم جمع شده و زمان اندازهگیری این طیف بسیار کمتر از پیشزمینه خواهد بود. در این حالت مشاهده میشود که قلهها در طیف پیشزمینه در مواردی از طیف اصلی بالاتر است (شکل.(2 این مسئله که به وضوح حکایت از جابجایی کانال در تشکیل طیف پیشزمینه نسبت به طیف اصلی دارد، باعث
478
منفی شدن مقادیر شمارش برخی کانالها به هنگام کسر پیشزمینه میشود(شکل 2 الف). این درحالیاست که اگر دو طیف مورد نظر در شرایط یکسان از نظر زمان اندازهگیری ذخیره شوند، چنین مشکلی دیده نمیشود. (شکل 2ب) مشاهده جابجایی در تشکیل کانال طیف، نه تنها با تغییر شرایط زمان اندازهگیری دو طیف ایجاد میشود بلکه با تغییرات عوامل دیگری از قبیل دمای محیط و ولتاژ کار نیز به چشم میخورد. بنابراین برای حصول به یک اندازهگیری دقیق و صحیح باید سعی شود در شرایط دمایی اندازهگیری، ولتاژ کار و زمان اندازهگیری به نحوی تعیین گردد که بهترین رزولوشن در دسترس بوده و در چنین حالتی میزان چابجایی کانالی طیفهای اندازهگیری شده لحاظ گردد.
الف ب
شکل2 مقایسه طیف سزیم-کبالت و پیشزمینه متناظر در دو حالت زمانهای اندازهگیری الف)غیریکسان ب)یکسان
اندازهگیریها برای چشمه سزیم-کبالت، برای سه حالت دمایی مختلف 11، 20 و 32 درجه سانتیگراد و ولتاژهای کار 450، 500 و 550 ولت به مدت 2 ساعت ( در بازههای 5 دقیقهای) انجام شد. هر اندازهگیری در شرایط یکسان انجام شده و مجموعه آشکارساز شامل کریستال، فوتومولتیپلایر و بیس در هر روز تنها برای یک سری اندازهگیری روشن نگه داشته شده و پس از آن تا اندازهگیری روز بعد این مجموعه خاموش نگه داشته میشد.
بحث و نتیجهگیری:
جابجایی کانال در تشکیل طیف باعث بروز مشکلاتی از جمله تخریب رزولوشن و کالیبراسیون ناصحیح میشود . تصور کنید که یک پرتو با انرژی مشخص در ابتدای اندازهگیری در کانال معینی ثبت شده و به تدریج با ادامه یافتن اندازهگیری در کانالهای بعدی ثبت شود. این موضوع به وضوح در افزایش نیمپهنای قلههای طیف و در نتیجه تخریب رزولوشن نقش مستقیم خواهد داشت . برای بررسی دقیق و مقایسه تغییرات شیفت کانال قلهها در شرایط مختلف اندازهگیری، پس از رسم منحنی طیفها، با انجام فیت گاوسی بر هر کدام از قلههای طیف، نسبت مرکز منحنی گاوسی برازش شده در هر اندازهگیری، به مرکز قله متناظر در اندازهگیری 5دقیقه اولیه محاسبه شده و به عنوان فاکتور شیفت معرفی شده است(.(Shift Factor همچنین با تقسیم نیم
479
پهنای منحنی گاوسی برازش شده بر مرکز آن برای هر طیف میتوان تخمین خوبی از تغییرات رزولوشن داشت(.(w/xc
