báo cáo khảo sát đường cong hiệu suất của đầu dò hpge gc3520 bằng mô phỏng geant4

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KHẢO SÁT ĐƢỜNG CONG HIỆU SUẤT CỦA ĐẦU DÕ HPGe GC3520 BẰNG MÔ PHỎNG GEANT4 TP. Hồ Chí Minh - Năm 2014 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Vân GVHD: ThS. Lưu Đặng Hoàng Oanh GVPB: TS. Lê Bảo Trân NỘI DUNG Cơ sở lý thuyết Chƣơng trình mô phỏng Geant4 và mô hình hệ đo gamma Kết quả Kết luận và kiến nghị 1 2 3 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TƢƠNG TÁC CỦA GAMMA VỚI VẬT CHẤT Hấp thụ quang điện Tán xạ Compton Quá trình tạo cặp Tán xạ Rayleigh 3 ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẦU DÒ BÁN DẪN GERMANIUM Lớp N + Lớp P + Hình 1. Tiết diện ngang của đầu dò Ge đồng trục Hình 2. Hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần của đầu dò đồng trục (loại p) và đồng trục đảo cực (loại n)  Độ phân giải cao.  Phân tích phổ gamma phức tạp có nhiều đỉnh năng lượng. 4 Các loại hiệu suất đầu dò Hiệu suất tuyệt đối Hiệu suất nội Hiệu suất toàn phần Hiệu suất đỉnh peak  total  abs  int  HIỆU SUẤT CỦA ĐẦU DÒ GERMANIUM 5 6 CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 GEANT4 Phương pháp Monte Carlo Mã nguồn mở Quá trình vật lý đa dạng Mô phỏng tương tác CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 Hình 3. Sơ đồ cấu tạo một chương trình Geant4 7 CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 Hình 4. Sơ đồ hệ gamma GC3520 mô phỏng bằng Geant4 8 CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 Hình 5. Sơ đồ mặt cắt dọc buồng chì, đầu dò, giá đo và nguồn vẽ bằng Geant4 9 10 CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4 Hình 6. Mặt cắt của đầu dò GC3520 bằng mô phỏng Geant4 Tinh thể Germanium Đường kính ngoài: 61,28 mm Chiều cao: 49,46 mm Đường kính hốc: 7,5 mm Chiều sâu hốc: 23 mm [...]... 6 Đường cong hiệu suất mô phỏng ở các khoảng cách 15 cm, 20 cm và 25 cm 13 HIỆU SUẤT MÔ PHỎNG NHẬN XÉT  Phù hợp với lý thuyết đưa ra với loại đầu dò loại p  Hiệu suất càng lớn khi khoảng cách từ nguồn đến đầu dò càng gần 14 SO SÁNH GIỮA THỰC NGHIỆM VỚI MÔ PHỎNG Bảng 2 Sai lệch giữa hiệu suất mô phỏng và hiệu suất thực nghiệm ở vị trí cách mặt đầu dò 15 cm Năng lƣợng (KeV) Hiệu suất mô phỏng Hiệu suất. .. 1,080.10-3 1,118.10-3 3,39 1332,50 1,092.10-3 1,072.10-3 1,91 15 Hình 7 So sánh đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm tại vị trí cách mặt đầu dò 15 cm 16 SO SÁNH GIỮA THỰC NGHIỆM VỚI MÔ PHỎNG Bảng 3 Sai lệch giữa hiệu suất mô phỏng và hiệu suất thực nghiệm ở vị trí cách mặt đầu dò 20 cm Năng lƣợng (KeV) Hiệu suất mô phỏng Hiệu suất thực nghiệm Sai lệch (%) 59,54 1,918.10-3 1,890.10-3 1,48 88,04 3,649.10-3... 7,084.10-4 6,914.10-4 2,46 1332,50 6,536.10-4 6,702.10-4 2,47 17 Hình 8 So sánh đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm tại vị trí cách mặt đầu dò 20 cm 18 SO SÁNH GIỮA THỰC NGHIỆM VỚI MÔ PHỎNG Bảng 4 Sai lệch giữa hiệu suất mô phỏng và hiệu suất thực nghiệm ở vị trí cách mặt đầu dò 25 cm Năng lƣợng (KeV) Hiệu suất mô phỏng Hiệu suất thực nghiệm Sai lệch (%) 59,54 1,594.10-3 1,540.10-3 3,46 88,04 2,475.10-3... nguồn trụ nhỏ KẾT LUẬN  Khảo sát được sự ảnh hưởng của yếu tố khoảng cách từ nguồn đến đầu dò lên đường cong hiệu suất 22 KIẾN NGHỊ  Khảo sát đường cong hiệu suất tại nhiều vị trí khác nữa  Khảo sát những yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất đầu dò  Nghiên cứu và đánh giá những nguyên nhân dẫn đến sai khác trong quá trình mô phỏng đối với lý thuyết và thực nghiệm 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1]...KẾT QUẢ  Hiệu suất mô phỏng tại các vị trí 15 cm, 20 cm và 25 cm  So sánh hiệu suất đỉnh giữa thực nghiệm với mô phỏng  Nhận xét kết quả 11 HIỆU SUẤT MÔ PHỎNG Năng 15 cm 20 cm 25 cm Bảng 1 Hiệu suất đỉnh của detector ở từng vị trí đối với các nguồn và lƣợng Sai số Hiệu suất sai số tương ứng trong Sai sốphỏngHiệu suất Sai số (%) Hiệu suất mô (%) (keV) 59,54 88,04 122,06 136,50... So sánh đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm tại vị trí cách mặt đầu dò 25 cm 20 NHẬN XÉT KẾT QUẢ  Phù hợp với thực nghiệm tại các vị trí 15 cm, 20 cm và 25 cm ở cả vùng năng lượng thấp và cao  Vùng  Đối năng lượng cao sai lệch tương đối ít với nguồn 109Cd có năng lượng 88,04 keV có sự sai lệch khá lớn, giá trị nằm trong khoảng từ 6,4 – 7,3 % 21  Thiết lập được đường cong hiệu suất theo... USA [10] Geant4 Collaboration (2012), Geant4 User’s Guide for Application Developers, Version Geant4 9.6 … 24 CẢM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE CỦA QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN! Hấp thụ quang điện 26 Ký hiệu các góc trong tán xạ Compton 27 Hiệu ứng tạo cặp 28 Tán xạ Rayleigh 29 Bảng 6 Hiệu suất đỉnh theo năng lượng ứng với khoảng cách 15 cm, 20 cm và 25 cm Năng lƣợng 15 cm Hiệu suất 20 cm Sai số (%) Hiệu suất 25... Tiếng Việt: [1] Vũ Ngọc Ba (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng tán xạ thứ cấp đến hiệu suất tổng bằng chương trình MCNP và thực nghiệm, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐHKHTN – TPHCM [2] Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi bức xạ ion hóa, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM [3] Nguyễn Xuân Hải (2011), Đầu dò bán dẫn và ứng dụng, Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam Trung Tâm Đào Tạo... Compton 27 Hiệu ứng tạo cặp 28 Tán xạ Rayleigh 29 Bảng 6 Hiệu suất đỉnh theo năng lượng ứng với khoảng cách 15 cm, 20 cm và 25 cm Năng lƣợng 15 cm Hiệu suất 20 cm Sai số (%) Hiệu suất 25 cm Sai số (%) Hiệu suất Sai số (%) (keV) 59,54 3,899.10-3 3,21 1,890.10-3 3,20 1,540.10-3 3,21 88,04 5,842.10-3 4,12 3,427.10-3 4,13 2,325.10-3 4,13 122,06 6,030.10-3 3,01 3,646.10-3 3,01 2,439.10-3 3,01 136,50 5,902.10-3 . loại hiệu suất đầu dò Hiệu suất tuyệt đối Hiệu suất nội Hiệu suất toàn phần Hiệu suất đỉnh peak  total  abs  int  HIỆU SUẤT CỦA ĐẦU DÒ GERMANIUM 5 6 CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG GEANT4. đưa ra với loại đầu dò loại p.  Hiệu suất càng lớn khi khoảng cách từ nguồn đến đầu dò càng gần. HIỆU SUẤT MÔ PHỎNG 14 Bảng 2. Sai lệch giữa hiệu suất mô phỏng và hiệu suất thực nghiệm. VỚI MÔ PHỎNG 15 Hình 7. So sánh đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm tại vị trí cách mặt đầu dò 15 cm 16 SO SÁNH GIỮA THỰC NGHIỆM VỚI MÔ PHỎNG Bảng 3. Sai lệch giữa hiệu suất mô phỏng