Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسن علامتساز (استاد راهنما) غلامرضا اطاعتی (استاد راهنما) احمد شیرانی بیدابادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Meisam Masoumi
میثم معصومی تروجنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Simulation and Investigation of effective parameters on fast neutrons response function of BC501A scintillator via Geant4
In addition to the critical role in reactor physics and nuclear technology, neutrons are used in the study of nuclear structures. In these studies, being electrically neutral and thus having no Coulomb interaction with atomic nuclei, is the main advantage of neutrons over the other particles ,but this property could make neutron detection and spectroscopy difficult. Due to the high efficiency, good energy resolution and low sensitivity to gamma radiations, organic scintillations either solid or liquid are widely used in neutron detection and spectroscopy. Light in organic scintillation are released due to direct interaction of charged particles with the environment or due to the secondary charged particle produced by neutral particles such as neutrons. In an organic scintillation detector which is exposed to neutrons, energy is transferred to protons, carbon nuclei or alpha particles produced in neutron traort. Light emitted from scintillation materials has essentially two components: fast component ranged 2-3 ns and slower component around 300-600 ns. For an appropriate simulation, response function required for organic scintillation can be achieved by empirical calculations (Verbinski et al.1968) or Monte Carlo simulation such as .In this study, BC501A organic liquid scintillation detector response function، considering the simulation of scintillation lights, has been investigated and different surface effects and dimensions of light guide have been considered. GEANT4 Monte Carlo simulation tool in C + + programming language is used for simulation. Response function of organic scintillation cylindrical shape with dimensions 4.6 cm diameter and 4.65 cm length at different energies is simulated and the results are compared with experimental data (Verbinski 1968), the results are consistent.Moreover, the effects of surface, the size of scintillator and the size of light guide and also effect of reflective color on surface of light guide either in continuous form or in tape form on response function have been investigated. Key Words: GEANT4, BC501A، NE213, scintillator detector, Response function, Light traort
نوترون ها علاوه بر اینکه در تکنولوژی هسته ای و فیزیک راکتور نقش اساسی دارند، در مطالعه ساختارهای هسته ای نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در این گونه مطالعات، هرچند خنثی بودن الکتریکی مزیت اصلی نوترون ها نسبت به سایر ذرات می_باشد و در نتیجه هنگام برخورد با هسته های اتمی هیچ گونه دافعه ی کولنی برای آن ها وجود ندارد، ولی همین خاصیت، آشکار سازی و طیف سنجی نوترون ها را مشکل می‌سازد. سوسوزن های آلی که هم به صورت جامد و هم به صورت مایع وجود دارند به علت بازده بالا، قدرت تفکیک پذیری انرژی خوب و حساسیت کم نسبت به پرتو های گاما، به طور گسترده در آشکارسازی و طیف سنجی نوترون ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نور در سوسوزن آلی در نتیجه بر همکنش مستقیم ذرات باردار با محیط و یا برهمکنش ذرات بدون بار مانند نوترون و تولید ذرات ثانویه باردار منتشر می‌شود. در یک آشکارساز سوسوزن آلی که در معرض نوترون قرار دارد، انرژی اساساً در پروتون ها، هسته کربن یا ذرات آلفای تولید شده در اثر بر هم کنش نوترون ذخیره می‌شود. نور گسیلی از سوسوزن اساساً در دو مؤلفه ( مؤلفه سریع در بازه زمانی ns2-3 مؤلفه آهسته تر در حدود ns300_600) منتشر می شود. برای یک شبیه سازی مناسب، تابع پاسخ مورد نیاز سوسو زن‌های آلی را می توان با استفاده از نتایج تجربی وربینسکی و همکاران و یا شبیه سازی مونت‌کارلو به دست آورد. در این مطالعه تابع پاسخ آشکارساز های سوسوزن آلی مایع BC501A با ملاحظه شبیه سازی نور سوسوزنی بررسی شده است و اثرات مختلف سطحی و ابعاد هدایتگر نور در نظر گرفته شده است. GEANT4 ابزار شبیه سازی مونت‌کارلو در زبان برنامه نویسی C++ برای شبیه سازی استفاده شده است. تابع پاسخ سوسوزن آلی BC501A (هم ارز با آن NE213 ) استوانه ای شکل با ابعاد قطرcm 6/4 و ارتفاع cm 65/4 در انرژی های مختلف شبیه سازی شده و نتایج آن با داده های تجربی وربینسکی و همکاران مقایسه شده است که با داده های تجربی مطابقت دارد. در ادامه اثرات سطحی و تأثیر اندازه سوسوزن و اندازه ی هدایتگر نوری بر روی تابع پاسخ و همچنین اثرات رنگ بازتابنده روی سطح هدایتگر نوری که به صورت یکنواخت و نواری زده شده است بر تابع پاسخ بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که تابع پاسخ نوترون ها غیر خطی می‌باشد و افزایش طول و قطر سوسوزن موجب بهتر شدن تابع پاسخ می‌شود و طولی از هدایتگر نوری بهینه است که با طول سوسوزن برابر باشد و همچنین استفاده از رنگ منعکس کننده به جای سطوح صیقلی می‌تواند در جمع آوری بهتر نور موثر باشد. کلمات کلیدی: تابع پاسخ، ترابرد نور، آشکارساز سوسوزن BC501A ، GEANT4، .NE213

ارتقاء امنیت وب با وف بومی