Thạc Sĩ Xây dựng đường cong hiệu suất Detector HPGe bằng chương trình MCNP4C2

Đề tài: Xây dựng đường cong hiệu suất Detector HPGe bằng chương trình MCNP4C2
LỜI MỞ ĐẦU
Chúng ta đều biết rằng lịch sử phát triển tri thức nhân loại gắn liền với
quá trình cải tiến và không ngừng hoàn thiện của khoa học, là một quá trình
tiến lên từ những cái chưa biết đến cái đã biết, từ những tri thức chưa hoàn
chỉnh, chưa đầy đủ đến những tri thức ngày càng hoàn chỉnh và chính xác hơn.
Vì vậy nghiên cứu và phát triển khoa học luôn được xem là một trong những
vấn đề quan trọng hàng đầu trong việc định hướng sự phát triển của toàn xã
hội. Các cơ sở máy móc, thiết bị trong các phòng thí nghiệm luôn được trang bị
đầy đủ và không ngừng cải tiến nhằm tạo nhiều điều kiện thuận lợi hơn cho
người làm khoa học.
Tuy nhiên trong thực tế không phải lúc nào chúng ta cũng có đủ các điều
kiện cần thiết để thực hiện các thí nghiệm như mong muốn. Lúc này máy tính
đóng vai trò là một công cụ thực sự hữu ích. Sự xuất hiện của máy tính không
chỉ dùng trong việc nghiên cứu, phân tích, đo đạc các kết quả thực nghiệm mà
nó còn được sử dụng như một công cụ để mô phỏng thí nghiệm, cung cấp cho
chúng ta những kết quả mà các thí nghiệm thuần túy thường gặp phải nhiều
khó khăn và hạn chế trong quá trình thực hiện.
Trong khóa luận này, chúng tôi sử dụng chương trình mô phỏng Monte
Carlo MCNP4C2 để mô phỏng hệ phổ kế gamma HPGe (High Pure
Germanium) GC1518 của hãng Canberra Industries, Inc. đặt tại Trung tâm Hạt
nhân TP Hồ Chí Minh. Mục đích của khóa luận nhằm thiết lập, đánh giá đường
cong hiệu suất theo năng lượng của detector HPGe để ứng dụng vào công việc
phân tích và đo đạc sau này.
Khóa luận gồm 5 chương:
– Chương 1: TƯƠNG TÁC CỦA PHOTON VỚI MÔI TRƯỜNG VẬT
CHẤT: giới thiệu các loại tương tác chính của photon với môi trường vật chất
trong detector. – Chương 2: PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG
TRÌNH MCNP: tổng quan về mô phỏng, đặc biệt là phương pháp Monte Carlo
trong nghiên cứu khoa học, đồng thời giới thiệu sơ lược các kiến thức cơ bản
của chương trình MCNP.
– Chương 3: HỆ PHỔ KẾ GAMMA SỬ DỤNG DETECTOR HPGE
GC 1518: giới thiệu về một số đặc trưng cơ bản của hệ phổ kế: hiệu suất, độ
phân giải và tỉ số đỉnh/Comton. Cấu trúc của hệ phổ kế cũng được đề cập khá
chi tiết trong chương này.
– Chương 4: XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG HIỆU SUẤT DETECTOR
HPGE GC 1518: xây dựng đường cong hiệu suất theo năng lượng của detector
germanium siêu tinh khiết trong mô phỏng MCNP4C2 ở các khoảng cách khác
nhau từ nguồn đến detector và so sánh kết quả tính toán trong mô phỏng với
việc đo đạc trong thực nghiệm.
– Chương 5: KẾT LUẬN CHUNG. CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN CHUNG
Phương pháp mô phỏng nói chung và phương pháp Monte Carlo ứng
dụng trong MCNP là những công cụ rất hữu dụng giúp chúng ta có thể giải
quyết những vấn đề hóc búa nảy sinh trong công việc do những lí do khác nhau
mà ta không thể thực hiện được trong thực tế. Chính nhờ ưu điểm này mà
phương pháp mô phỏng được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học,
đặc biệt các chương trình mô phỏng dựng sẵn như MCNP đã góp phần thúc đẩy
việc sử dụng mô phỏng nhiều hơn nữa.
Thông qua kết quả thực nghiệm và việc sử dụng chương trình mô phỏng
MCNP, việc khảo sát đường cong hiệu suất detector HPGe GC1518 trong khóa
luận đã đạt được vài kết quả đáng khích lệ và cũng còn nhiều hạn chế như sau:
 Thành công của khóa luận:
– Thiết lập được đường cong hiệu suất detector theo năng lượng đối với
nguồn điểm bằng chương trình mô phỏng Monte Carlo MCNP4C2 tương đối
phù hợp với kết quả thực nghiệm.
– Khảo sát được sự ảnh hưởng của yếu tố khoảng cách từ nguồn đến
detector.
– Xây dựng được bộ số liệu đầu vào về kích thước hình học và cấu trúc
vật liệu của buồng chì và detector cũng như cấu trúc nguồn phóng xạ (nguồn
điểm) hướng tới mô hình hóa chi tiết hệ phổ kế , từ đó có thể làm cơ sở để mô
phỏng đường cong hiệu suất cho các nguồn có dạng hình học khác so với
nguồn điểm ở những khóa luận sau.
 Hạn chế của khóa luận:
– Hiệu suất tính toán bằng chương trình mô phỏng Monte Carlo
MCNP4C2 luôn có giá trị cao hơn đối với hiệu suất trong thực nghiệm. – Việc xây dựng mô hình detector là dựa trên những số liệu do nhà sản
xuất cung cấp, đã bỏ qua những thay đổi trong quá trình sử dụng, chẳng hạn sự
tăng bề dày lớp chết trong detector.
– Việc khảo sát ảnh hưởng theo khoảng cách mới chỉ khảo sát ở 3 vị trí
của nguồn so với detector ở các khoảng cách 5cm, 10cm và 15cm, do đó chưa
thể rút ra đường cong hiệu suất chính xác.
– Còn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất detector vẫn chưa được
khảo sát: sự thay đổi dạng hình học của nguồn, bề dày lớp chết, các vật liệu che
chắn xung quanh
Do thời gian hạn hẹp và sự hiểu biết còn hạn chế của người thực hiện, vì
thế khóa luận này vẫn chưa đạt được kết quả như mong muốn, và hi vọng
những hạn chế của khóa luận sẽ được khắc phục nếu được tiếp tục nghiên cứu.