-۱ مقدمه

به دلیل اینکه میزان تابش زمینه در MDA1 سیستم تاثیر گذار میباشـد، لازم اسـت از حفـاظ غیـر غعـال سرب در اطراف آشکارساز استفاده گردد. این امر در خصوص آنالیز چشمههاي با اکتیویتـه پـایین از اهمیـت بالایی برخوردار است.[i ] در برخی آزمایشها نظیر اندازه گیريهـاي بـا احتمـال پـایین گـذر،جهت کـاهش بیشتر اثرات تابشهاي ناخواسته در طیف از حفاظ فعال استفاده میگردد .[ii] بخشی از تابشهاي ناخواسـته ناشی از پیوستار کامپتون پرتوهاي پر انرژي در نواحی کم انرژي میباشد که امکان آنالیز قلـههـاي بـا شـدت کم در این نواحی را کاهش می دهد. براي کاهش پیوستار کامپتون آشکارسازهایی در اطراف آشکارساز اصـلی

۱- Minimum Detectable Activity
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

قرار داده مـیشـود و بـا پبـادهسـازي مـدار پـاد همفـرودي سـهم پیوسـتار را در طیـف کـاهش مـیدهنـد. آشکارسازهایی که به عنوان حفاظ به کار گرفته میشوند، اغلب چندین آشکارساز از نوع سوسوزن مـیباشـند که هر کدام به یک PMT متصل میباشند.هر چند آشکارسازهاي BGO و NaI از کارایی بالاتري براي بـه کارگیري به عنوان آشکارسازهاي حفاظ برخوردارند اما با توجـه بـه قیمـت پـایین پلاسـتیک، هنـوز عنـوان آشکارساز فرونشان کامپتون به کار گرفته میشـود.][iiiبـه طـور کلـی پـس زمینـه در طیـف گامـا ناشـی از رادیواکتیویتهي طبیعی آشکارساز و سیستم هاي همراه آن، محیط اطراف و پرتوهاي کیهـانی مـیباشـد کـه انتخاب مواد با رادیواکتیویتهي پایین در ساخت آشکارساز و وسایل اطراف آن میتواند براي مقابله با دو مورد اول کار آمد باشد.]iv[تاکنون روشهاي گوناگونی به منظور فرونشانی کامپتون ارائه شده است کـه عبارتنـد از :فرونشانی با استفاده از گاماهاي کامپتون به روش غیر همزمانی، فرونشانی با استفاده از گاماهـاي همزمـان و فرونشانی با استفاده از آنالیز شکل پالس][v، که در این تحقیق به بررسی فرونشانی کامپتون به روش غیر هم زمانی پرداخته شده است. در ابتدا مدار پـادهمفرودي و فرونشـانی بـا اسـتفاده از آشکارسـاز فرونشـان بیـان میگردد و پس از آن شبیهسازي این پدیده که با استفاده از کد GATE 7صورت گرفته اسـت، شـرح داده خواهد شد و نتایج تجربی و شبیهسازي ارائه شده است.

-۲ روش کار

در این آزمایش از آشکارساز(NaI(Tl با ابعاد۲˝×۲˝ ساخت شـرکت Scionix بـه عنـوان آشکارسـاز اصـلی استفاده شد. جهت فرونشانی پیوستار کامپتون، از آشکارساز سوسوزن پلاستیک استفاده شد. ایـن آشکارسـاز شامل ۸ بلوك سوسوزن پلاستیک با ابعاد ۱۲×۱۲×۱۵ cm3 می باشد که درون یک محفظه فلزي قرار دارنـد. جهت افزایش بازدهی جمع آوري نور، تمامی وجوه بلوك هاي سوسوزن به جـز وجـه متصـل شـده بـه لامـپ تکثیرکننده فوتونی، با استفاده از رنگ بازتابنده TiO2 پوشانده شده است. نـور هـر یـک از سوسـوزن هـا بـه وسیله یک لامپ تکثیر کننده فوتونی مجزا جمع آوري می گردد. تصویر آشکارساز فرونشـان از مقطـع بـالا در شکل ۱نشان داده شده است. حفره میانی این آشکارساز محل قرارگیري آشکارساز NaI(Tl) میباشد.

شکل ۱ تصویر آشکارساز فرونشان از مقطع بالا.

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

به منظور پیاده سازي مدار پـاد همفـرودي از مدارشـکل ۲ اسـتفاده گردیـد. در ایـن مـدار، سـیگنال هشـت سوسوزن پلاستیک با استفاده از ماژول Mixer ترکیب گردید و سیگنال حاصل به عنوان سیگنال آشکارسـاز فرونشان در نظر گرفته شد. به دلیل تفاوت بهره تقویت هر لامپ تکثیر کننـده فوتـونی، هـر PMT بـا یـک منبع تغذیه ولتاژ بالا به طور مجزا تغذیه گردید.خروجی آشکارساز فرونشان و آشکارساز مرکـزي (NaI(Tl)) پس از تقویت به وسیله Spec.Amp، جهت زمان گیـري بـه مـاژول TSCA داده شـد. خروجـی TSCA مربوط به هـر آشکارسـاز بـه مـاژول Universal Coincidenceداده شـد. در مـاژول Univesal، ورودي مربوط با آشکارساز NaI(Tl) در مد Coincidence و ورودي مربوط به آشکارساز فرونشان در مـد Anti Coincidence قرار داده شد. عرض پنجره همفرودي در این ماژول ۱ µsec تنظیم گردید. خروجی مـاژول Universal به ماژول Gate& Delay Generator داده شد تا با سـیگنال انـرژي آشکارسـاز NaI(Tl) همزمان گردد.

شکل ۲ شماتیک مدار پاد همفرودي جهت فرونشانی پیوستار کامپتون

به منظور ارزیابی عملی آشکارسازها و مدار همزمـانی، از چشـمه ۱۳۷Cs بـا اکتیویتـه ۱ µCi اسـتفاده شـد. جهت شبیهسازي فرونشانی کامپتون از کد GATE 7 اسـتفاده گردیـد. بـا اسـتفاده از ایـن کـد مجموعـه آشکارســازها مــدلســازي شــد و اطلاعــات مکــان، زمــان و انــرژي هــر انــدرکنش ثبــت گردیــد.فــاکتور فرونشانی((Suppression factor که به اختصار با Sf نشان داده میشود، به صورت نسـبت شـمارشهـاي

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

پیک به کامپتون در حالتی که سیستم فرونشانی کامپتون به کار گرفته میشود به حالت نرمال اسـت کـه بـا استفاده از رابطهي زیر بیان می شود .[vi]