Усовершенствованная физико-математическая модель полупроводникового детектора гамма-излучения на основе использования метода статистических испытаний
Автор: Попов Ю.А., Прозорова И.В., Прозоров А.А., Сабитова Р.Р.
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Математические методы и моделирование в приборостроении
Статья в выпуске: 2 т.29, 2019 года.
Бесплатный доступ
Актуальность исследований обусловлена тем, что нейтронно-активационный анализ (НАА) является одним из удобных способов определения состава образцов природного и техногенного происхождения. Среди таких объектов - уникальные образцы пород, минералов, конденсаты, пыль, "горячие" частицы и т.д. При этом результативность анализа зависит от применяемых методов и методик. НАА является высокочувствительным (до 10-14 г), мультиэлементным, неразрушающим, менее зависящим от массы и состава образца, от форм нахождения элементов. Основной целью исследования являлось создание информативной имитационной модели полупроводникового детектора на основе кристаллов из особо чистого германия (ОЧГ-детектора) GC1518 как инструмента исследования методом Монте-Карло процессов взаимодействия гамма-квантов с кристаллом детектора. Объекты исследований - отклик детектора, полученный экспериментально и с помощью модели, использующей метод Монте-Карло. Основным инструментом, используемым для проведения инструментального нейтронно-активационного анализа, является полупроводниковый ОЧГ-детектор на основе кристаллов под общей маркировкой HPGe...
Полупроводниковый детектор, объем кристалла, эффективность регистрации, гамма-кванты, метод монте-карло
Короткий адрес: https://sciup.org/142218224
IDR: 142218224 | УДК: 539.1.074 | DOI: 10.18358/np-29-2-i90102
Improved physical and mathematical model of a semiconductor gamma radiation detector based on the use of the statistical tests method
Relevance of research. The relevance of the study is due to the fact that neutron activation analysis (NAA) is one of the convenient ways to determine the composition of samples of natural and man-made origin. Among such objects are unique samples of rocks, minerals, condensates, dust, "hot" particles, etc. In this case, the effectiveness of the analysis depends on the applied methods and techniques. NAA is highly sensitive (up to 10-14 g), multi-element, non-destructive, less dependent on the mass and composition of the sample, on the forms of finding the elements. The main aim: the main purpose of the study was to obtain an HPG model of the detector using Monte Carlo simulation of the interaction of gamma-rays with the detector crystal. Research objects: the detector response was obtained experimentally and with the help of a neutron-physical model. Research Methods. The main tool used for instrumental neutron activation analysis is a semiconductor detector based on highly pure germanium crystals under the general label HPGe (HPG)...
Список литературы Усовершенствованная физико-математическая модель полупроводникового детектора гамма-излучения на основе использования метода статистических испытаний
- Modarresi S.M., Masoudi S.F. On the gamma spectrometry efficiency of reference materials and soil samples//Journal of Environmental Radioactivity. 2018. Vol. 183. P. 54-58 DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.12.012
- Persson L., Boson J., Nylen T., Ramebacka'd H. Application of a Monte Carlo method to the uncertainty assessment in in situ gamma-ray spectrometry//Journal of Environmental Radioactivity. 2018. Vol. 187. P. 1-7 DOI: 10.1016/j.jenvrad.2018.02.003
- Shrivastava H.B., Rita N.R., Rao V.K., Raghavender B., Sharma P.K. Estimation of uranium concentration in Indian monazite samples HPGe semiconductor detector//Applied Radiation and Isotopes. 2018. Vol. 141. P. 21-23 DOI: 10.1016/j.apradiso.2018.08.010
- Бибичев Б.А., Круглов В.П., Майоров В.П., Протасенко Ю.М., Сунчугашев М.А., Федотов П.И., Швоев А.Ф. Измерение выгорания топлива в ТВС ВВЭР-365 и ВВЭР-440 гамма-спектрометрическим методом//Атомная энергия. 1982. Т. 53, вып. 4. С. 222-224.
- Koleska M., Viererbl L., Marek M. Development of the MCNPX model for the portable HPGe detector//Radiation Physics and Chemistry. 2014. Vol. 104. P. 351-354 DOI: 10.1016/j.radphyschem.2014.03.035
- Khan W., Zhang Q., He C., Saleh M. Monte Carlo simulation of the full energy peak efficiency of an HPGe detector//Applied Radiation and Isotopes. 2018. Vol. 131. P. 67-70
- DOI: 10.1016/j.apradiso.2017.11.018
- Lepy M.-C., Brondeau L., Menesguen Y., Pierre S., Riffaud J. Consistency of photon emission intensities for efficiency calibration of gamma-ray spectrometers in the energy range from 20 keV to 80 keV//Applied Radiation and Isotopes. 2018. Vol. 134. P. 131-136
- DOI: 10.1016/j.apradiso.2017.07.006
- Коаксиальные германиевые детекторы с реверсивными электродами (REGe). URL: http://www.canberra.ru/html/products/Gamma_High/detector_assemblies/detectors/C40436%20Russian%20REGe%20Super%20Spec_2.pdf
- Жуковский А.Н., Пшеничный Г.А., Мейер А.В. Высокочувствительный рентгено-флуоресцентный анализ с полупроводниковыми детекторами. М.: Энергоатомиздат, 1991. 160 с.
- Berlizov A.N., Tryshyn V.V. A Monte Carlo approach to true-coincidence summing correction factor calculation for gamma-ray spectrometry applications//Journ. Radioanal. Nucl. Chem. 2005. Vol. 264, no. 1. P. 169-174.
- Дирнли Дж., Нортроп Д. Полупроводниковые счетчики ядерных излучений. М.: Мир, 1966. 359 с.
- Портной А.Ю., Павлинский Г.В., Горбунов М.С., Сидорова Ю.И. Об особенностях фона, обусловленных переносом и сбором электронов в Si-детекторе//Научное приборостроение. 2011. Т. 21, № 4. С. 145-150. URL:http://iairas.ru/mag/2011/abst4.php#abst18
- Hubbell J.H. Compilation of photon cross-sections: some historical remarks and current status//X-ray spectrometry. 1999. Vol. 28 P. 215-223. DOI: 10.1002/(SICI)1097-4539(199907/08)28:43.0.CO;2-5
- Şimşek O., Ertuğrul M., Budak G., Karabulut A. Inelastic and elastic scattering differential cross-sections of 59.6 keV photons for Cu and Zn targets//X-ray spectrometry. 2004. Vol. 33. P. 349-353
- DOI: 10.1002/xrs.724
- Hubbell J.H., Veigele W.J., Briggs E.A. et al. Atomic form factors, incoherent scattering functions and photon scattering cross-sections//J. Phys. Chem. Ref. Data. 1975. Vol. 471, no. 4. P. 471-538
- DOI: 10.1063/1.555523
- Schaupp D., Schumacher M., Smend F., Rullhusen P., Hubbell J.H. Small angle realign scattering of photons at high energies: Tabulation of relativistic HFS modified atomic form factors//J. Phys. Chem. Ref. Data. 1983. Vol. 12, is. 3. P. 467-512
- DOI: 10.1063/1.555690
- Калибровки спектрометра: протокол № 13-240-02/88784 от 06.06.2016. Филиал Института атомной энергии Национального ядерного центра Республики Казахстан, Курчатов, 2016. 3 c.
- Chuong H.D., Thanh T.T., Thang L.T.N., Nguen V.H., Tao C.T. Estimating thickness of the inner dead-layer of n-type HPGe detector//Applied Radiation and Isotopes. 2016. Vol. 116. P. 174-177.
- Modarresi S.M., Masoudi S.F, Karimi M. A method for considering the spatial variations of dead layer thickness in HPGe detectors to improve the FEPE calculation of bulky samples//Radiation Physics and Chemistry. 2017. Vol. 130. P. 291-296
- DOI: 10.1016/j.radphyschem.2016.08.020
- Колеватов Ю.И., Семенов В.П., Трыков Л.А. Спектрометрия нейтронов и гамма-излучений в радиационной физике. М.: Энергоатомиздат, 1991. 296 с.
- Briesmeister J.F. MCNP -a general Monte Carlo N-Particle transport code. Los Alamos, 2000. 790 p. URL: https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-13709-M
