بخشی از مقاله
چکیده:
جهت بررسی میزان آلودگی بر روی سطوح در تاسیسات هستهای به ویژه راکتور، از سطوح به وسیله اسمیر نمونه برداری میگردد. با اندازهگیری پرتوزایی موجود بر روی اسمیر، میزان آلودگی سطح نمونه برداری شده محاسبه میگردد. از جمله آشکارسازها برای این منظور آشکارساز گایگر مولر است.
در این تحقیق به منظور کالیبراسیون هندسی، شمارنده گایگر مولرMX168 به همراه حفاظ آن شبیه سازی گردید. چشمه بتازای کلر-36 برای اندازهگیری تجربی پاسخ آشکارساز مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیهسازی و اندازهگیری برای تحلیل دقت پاسخ آشکارساز برای یک نمونه اسمیر صورت گرفت که مبین وجود همخوانی قابل قبولی بین شبیه سازی و اندازه گیری میباشد.
مقدمه :
شمارنده های گایگر مولر با مدل های مختلف به منظور مونیتورینگ آلودگی محیطی استفاده می شوند .[1-3] در شکل 1 اصول آشکارساز گایگر نشان داده شده است. با ورود ذره به آشکارساز بر اثر یونش و برانگیزش بهمنی از الکترونها شکل می گیرد که توسط آند جمع آوری شده و ثبت می گردند. لذا هر پالس ثبت شده نشان از ورود یک ذره به آشکارساز است.
درنتیجه بازده آشکارساز برای ذره ورودی %100 است. درحالیکه پاسخ آشکارساز به تعداد ذرات وارد شده به آشکارساز بستگی دارد و لذا باید منحنی پاسخ آشکارساز بر حسب انرژی ذرات بتا با اندازه گیری های تجربی محاسبه گردد. پاسخ آشکارساز در واقع نسبت ذرات ورودی به آشکارساز به تعداد کل ذرات ساطع شده از چشمه در واحد زمان است. طبیعی است که با افزایش فاصله چشمه از پنجره آشکارساز گایگر، پاسخ آشکارساز کاهش می یابد
شکل -1 اصول عملکرد آشکارساز گایگر در شمارش ذرات بتا
طبق اندازهگیریهای انجام شده و گزارش شده در مورد یک گایگر پنکیک منحنیهای پاسخ آشکارساز بر حسب انرژی بیشینه ذرات بتا در شکل 2 ارائه شده است. رسم چنین منحنیهایی به منظور اندازه گیری میزان آلودگی مجهول لازم می باشد.
شکل -2 منحنی پاسخ آشکارساز گایگر مولر پنکیک محاسبه شده بر حسب انرژی بیشینه ذره بتا .
روش کار :
آشکارساز گایگرمولر MX168 دارای پنجره میکا با ضخامت 2/5 mg/cm2 است که جنس کاتد آن استیل 446 است و گاز نئون به علاوه هالوژن در حجم حساس آن پر شده است. ولتاژ کاری پیشنهاد شده دستگاه 450 ولت است. ماکزیمم زمینه توسط شرکت سازنده به ازای حفاظ 5 cm سرب 0/3 cm + آلومینیوم 30 cpm گزارش شده است. همچنین ماکزیمم زمان مرده این آشکارساز توسط شرکت سازنده 120 V گزارش شده است. این آشکارساز توسط مخزن سربی حفاظ شده است و یک کلیماتور سربی نیز از ورود ذرات به آشکارساز به غیر از پنجره ممانعت می کند
شکل-3 شماتیک شمارنده ذرات بتا در آزمایشگاه که در محفظه سربی - رنگ سبز - قرار گرفته است.
آشکارساز گایگر توسط کد MCNPX با جزئیات حفاظ اطراف آن شبیه سازی گردید - شکل - 1b و محاسبات پاسخ دتکتور با فرض چشمه تک انرژی و نیز چشمه بتا دارای طیف انرژی محاسبه گردید. همچنین پاسخ دتکتور با توجه به نسبت ذرات الکترون ورودی به ذرات کل چشمه با استفاده از چشمه کلر-36 اندازه گیری شد و با مقدار محاسبه شده مقایسه گردید. برای محاسبه پاسخ از تالی F4 استفاده شد. طیف بتای چشمه های کلر-36، ایتریوم-90 و استرانسیوم-90 در شکل های 4 و 5 نشان داده شده است.
