بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله تأثیر ارتفاع آشکارساز از صفحه های کالیبراسیون1 در محاسبه ضرایب تصحیح پراکندگی2 در طیف سنجی هوا برد پرتو های گاما 3 با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX بررسی شده است. در این شبیه سازی از یک
آشکارساز یدور سدیم NaI - Tl - با حجم 32 لیتر و از صفحه های کالیبراسیون حاوی چشمه های پتاسیم، اورانیوم و توریم استفاده شده است. با قرار دادن آشکارساز در ارتفاع های 10،50 و 100 متری شمارش ها را در سه پنجره انرژی ثبت می شود. این پنجره ها مربوط به شمارش های گاما گسیل شده از سه عنصر پتاسیم، اورانیوم و توریم است. در پایان ضرایب تصحیح پراکندگی برای کالیبراسیون محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است.
کلید واژگان: صفحه های کالیبراسیون، ضرایب تصحیح پراکندگی، طیف سنجی هوا برد، کد مونت کارلو، MCNPX ، پتاسیم، اورانیوم، توریم.
مقدمه:
اندازه گیری هوایی منابع رادیو اکتیو موجود در خاک توسط هواپیما یک روش بسیار مفید برای مشخص نمودن مقدار تشعشع در یک منطقه وسیع است. 214Bi، 208Tl و 40K تنها ایزوتوپ های عناصر طبیعی درون زمین هستند که گاما با انرژی کافی برای طیف سنجی هوا برد از خود گسیل می کنند. 214 Bi ناشی از فروپا شی 238 U، 208 Tl نا شی از فروپا شی 232 Th و 40 K یکی از ایزوتوپ های طبیعی پتا سیم ا ست. داده های طیف سنجی هوا برد ن سبت به بع ضی از پارامتر ها باید ت صحیح شود. ت صحیح پراکندگی برای ا صلاح نرخ شمارش پنجره های اورانیوم، پتاسیم و توریم نسبت به پرتو های گاما که از وا پاشی عناصر رادیو اکتیو اصلی نباشد استفاده می شود. با استفاده از رابطه های - 1 - ، - 2 - و - 3 - می توانیم تصحیح پراکندگی را انجام دهیم. [3-1]
در این روابط، ضریب شمارش های ثبت شده در پنجره اورانیوم نسبت به شمارش های ثبت شده در پنجره توریم برای صفحه خالص توریم، ضریب شمارش های ثبت شده در پنجره پتاسیم نسبت به شمارش های ثبت شده در پنجره توریم برای صفحه خالص توریم، ضریب شمارش های ثبت شده در پنجره پتاسیم نسبت به شمارش های ثبت شده در پنجره اورانیوم برای صفحه خالص اورانیوم و ضریب a شمارش های ثبت شده در پنجره توریم نسبت به شمارش های ثبت شده در پنجره اورانیوم برای صفحه خالص اورانیوم است.
در شرایطی که از صفحه خالص پتاسیم برای کالیبراسیون استفاده می کنیم در پنجره اورانیوم و توریم هیچ شمارش ثبت نخواهد شد و همچنین در کالیبراسیون با استفاده از صفحه خالص اورانیوم هیچ شمارش در پنجره توریم ثبت نخواهد شد بنابراین مقادیر a،b و g برابر با صفر خواهد شد.
جدول - 1 - نرخ افزایش ضریب تصحیح پراکندگی با افزایش ارتفاع.[3]
گزارش آژانس در سال 2003 در مورد نرخ افزایش ضریب تصحیح پراکندگی با افزایش ارتفاع در جدول - 1 - نشان داده شده است. همچنین سازمان نقشه برداری ژئوفیزیک استرالیا1 در سال 1997 افزایش ضریب تصحیح پراکندگی با افزایش ارتفاع را گزارش نموده است. - شکل [5-2] - 1
شکل - 1 - افزایش ضریب تصحیح با افزایش ارتفاع.[5]
روش کار:
کالیبراسیون یکی از مهمترین موضوعات در نقشه برداری طیف سنجی هوا برد پرتو های گاما است. در کالیبراسیون زمینی از سه صفحه خالص پتاسیم، اورانیوم و توریم استفاده شده است. در این شبیه سازی برای هر یک از صفحه ها از یک چشمه حجمی همگرا استفاده شده است. این صفحه ها خالص است به طوری که میزان اورانیوم و توریم در صفحه پتاسیم، میزان پتاسیم و توریم در صفحه اورانیوم و میزان پتاسیم و اورانیوم در صفحه توریمکاملاً صفر است. با فرض اینکه طیف سنجی با پرواز هلیکوپتر در ارتفاع 50 متری از سطح زمین انجام می شود، بنابراین برای کالیبراسیون و محاسبه ضرایب تصحیح پراکندگی، آشکار ساز NaI - Tl - با حجم 32 لیتر که در داخل هلیکوپتر قرار گرفته شده است، در ارتفاع 50 متری از صفحه های کالیبراسیون قرار می گیرد. در شبیه سازی ضخامت بدنه هلیکوپتر 5 میلیمتر از جنس آلومینیوم در نظر گرفته شده است. صفحه های کالیبراسیون به شکل استوانه ای به شعاع 3 متر و ارتفاع 0/5 متر در داخل خاک قرار داده شده است. به منظور محاسبه مقدار فراوانی ثبت شده در آشکار ساز از تالی ارتفاع پالس2 استفاده شده است. بازه بندی انرژی برای این تالی به صورت - E0 1.37 1.57 1.66 1.86 2.41 2.81 - می باشد. در این بازه بندی، بازه 1/37 تا 1/57 مربوط به پنجره پتاسیم، بازه 1/66 تا 2/41 مربوط به پنجره اورانیوم و بازه 2/41 تا 2/81 مربوط به پنجره توریم می باشد. پس از اجرای MCNPX خروجی برای تالی f8 برای صفحه ها و آشکار ساز با حجم 32 لیتر در جدول - 2 - ارائه شده است.[7 ,6]
