فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

تعیین و اندازه‌گیری پارامترهای مؤثر بر بازدهی یک سیستم آلفا اسپکترومتری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان
1 دانشیار، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران.
2 استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران
3 استادیار پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران
چکیده
طیف‌سنجی ذره آلفا یک روش اندازه‌گیری است که کاربردهای عملی زیادی در زمینه های مختلف مانند اندازه‌گیری داده‌های واپاشی هسته‌ای، مطالعات زمین شناسی یا اندازه‌گیری سطوح پایین اکتیویته در محیط پیدا کرده است. در تمام این اندازه‌گیری‌ها تعیین مقدار بازده آشکارسازی از اهمیت بالایی برخوردار است بطوریکه بدون آن اندازه‌گیری کمّی امکان‌پذیر نخواهد بود. عوامل متعددی بر بازده آشکارسازی تأثیرگذار هستند. هدف از این تحقیق اندازه‌‌گیری تغییرات بازده آشکارسازی نسبت به انرژی ذرات آلفا، فاصله نمونه از آشکارساز و اندازه ابعاد آشکارساز است. برای این منظور، بازدهی یا بازده آشکارسازی برای انرژی‌‌های مختلف رادیونوکلید 241Am، 239Pu و 244Cm ، فواصل 2 تا 52 میلی‌‌متری نمونه تا آشکارساز و اندازه‌‌های مختلف آشکارساز (mm2 450 و mm2 600) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج اندازه‌‌گیری نشان دادند که بازدهی سیستم آلفا اسپکترومتری با تغییر فاصله چشمه تا آشکارساز از 2 میلی‌‌متر به 2/5 سانتی‌‌متر حدود 20 برابر کاهش می‌‌یابد در حالیکه بازدهی به انرژی ذرات آلفا وابسته نیست (حداکثر تغییرات 11 درصد). همچنین اختلاف شمارش چشمه در دو زمان متفاوت و برای دو آشکارساز مختلف حدود 1 و 2/1 درصد بدست آمد که نشان دهنده پایداربودن سیستم می‌‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Determination and measurement of parameters affecting the efficiency of an alpha spectrometry system

نویسندگان English

Hassan Ranjbar 1
Mohammad Reza Yazdani 2
mohsen mehrabi 3
1 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran
چکیده English

Alpha particle spectroscopy is a measurement method that has found applied applications in several fields such as measuring nuclear decay data, geological studies or measuring low levels of activity in the environment. In all these measurements, determining the value of detection efficiency is very important, so that without it, quantitative measurement will not be possible. Several factors affect the detection efficiency. The purpose of this study is to measure the changes in detection efficiency with respect to of alpha particle energy, sample to detector distance and detector size. For this purpose, the efficiency of detection for different energies of 241Am, 239Pu, 244Cm, different sample-to-detector distances (2 to 52 mm) and different detector sizes (450 and 600 mm2) were investigated. The measurement results showed that the detection efficiency is reduced by about 20 times by changing the distance from the source to the detector from 2 mm to 5.2 cm while efficiency is not dependent on the energy of alpha particles (maximum variation of 11%). Also, the difference in source count in two different times and for two different detectors was about 1 and 1.2 percent, which indicates the stability of the system.

کلیدواژه‌ها English

Alpha-Spectrometry Efficiency
Am-241
Pu-239
Cm-244
Alpha Spectrometry
[1] Ryu, J., Park, J. Y., Lee, H. W., Kim, H., & Chae, J. S. (2021). Experimental characterization of alpha spectrometer for optimization of operational parameters affecting energy resolution and detection efficiency. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 329(2), 959-967. https://doi.org/10.1007/s10967-021-07821-w
[4] El Afifi, E. M., Hilal, M. A., & Attallah, M. F. (2021). Performance characteristics and validation of alpha particle spectrometers for radiometric analysis of natural and anthropogenic radionuclides of environmental impacts. Applied Radiation and Isotopes, 168, 109548. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109548
[5] Aggarwal, S. K. (2016). Alpha-particle spectrometry for the determination of alpha emitting isotopes in nuclear, environmental and biological samples: past, present and future. Analytical methods, 8(27), 5353-5371. https://doi.org/10.1039/C6AY00920D
[6] Adrian, P. J., Armstrong, J., Birkel, A., Chang, C., Dannhoff, S., Evans, T., ... & Frenje, J. A. (2022). In situ calibration of charged particle spectrometers on the OMEGA Laser Facility using 241Am and 226Ra sources. Review of Scientific Instruments, 93(11), 113534. https://doi.org/10.1063/5.0099752
[7] Ranjbar, H., & Yousefi, A. (2021). Investigation and measurement of factors affecting full width at half maximum (FWHM) in alpha spectrometry. Radiation Safety and Measurement, 10(4), 9-14. https://doi.org/10.22052/9.4.9
[9] Calin, M. R., Saizu, M. A., & Radulescu, I. (2014). Studies and assessments on the response of a high-performance spectrometer to alpha radiation. Romanian Reports in Physics, 66(2), 359-369. http://www.rrp.infim.ro/2014_66_2/A8.pdf
[10] Gascón, J., & Muñoz, A. (2003). Optimization of the parameters affecting the solid state detector efficiency in alpha-spectrometry. Journal of radioanalytical and nuclear chemistry, 257(2), 371-374. https://doi.org/10.1023/A:1024748232757
دوره 22، شماره 1
فنی و مهندسی
بهار 1404
صفحه 344-355

  • تاریخ دریافت 21 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری 26 فروردین 1402
  • تاریخ پذیرش 16 اردیبهشت 1402