Hiện nay có nhiều phương pháp bán thực nghiệm dùng để xác định hiệu suất của đầu dò bức xạ được sử dụng, nhưng ở đây ta chỉ xét phương pháp đơn giản và được sử dụng phổ biến đó là phương pháp góc khối hiệu dụng. Quy trình tính toán của phương pháp này gồm 3 bước:
• Bước 1: Xác định hiệu suất của nguồn điểm tham khảo nằm trên
trục.
• Bước 2: Xác định góc khối của cấu hình nguồn – đầu dò tương đối
với góc khối được xác định bởi nguồn tham khảo và đầu dò.
• Bước 3: Lập tỉ số 2 góc khối vừa xác định cho phép một sự hiệu
chỉnh của hiệu suất đỉnh tham khảo để cung cấp một giá trị cho cấu hình nguồn – đầu dò được thiết kế:
rep geo p geo p ref . ε Ω ε = Ω (2.7) Trong đó: geo p
ε : hiệu suất đỉnh nguồn cần đo.
ref
p :
geo
:
Ω góc khối của cấu hình nguồn – đầu dò cần đo.
ref
:
Ω góc khối của cấu hình nguồn – đầu dò của nguồn điểm tham khảo.
Phương pháp này tính toán sự tự suy giảm của photon trong nguồn và bất kì lớp suy giảm nào kể cả giá đỡ đầu dò. Nó dựa trên sự tính toán hiệu suất
tổng εR
tRđược xác định bởi xác suất mà một photon đập vào vùng hoạt của đầu
dò mà không có bất kì một tương tác nào trước đó trong nguồn hay các lớp ở giữa và nó tương tác với vật liệu đầu dò bằng hiệu ứng quang điện, Compton và tạo cặp. Tất cả kích thước của đầu dò (đường kính và bề dày vật liệu của vùng hoạt, kích thước lõi, lớp chết và lớp tiếp xúc, giá đỡ) và các hệ số suy giảm khối của tất cả các vật liệu xuyên qua được đưa vào trong tính toán dưới dạng góc khối hiệu dụng. Các tích phân của quy trình này sẽ được giải số. Để
thu được hiệu suất đỉnh năng lượng toàn phần εRpR các tác giả đã giả sử và
chứng minh rằng tỉ số εRpR /εRTR là độc lập đối với cả hình học đo lẫn hình học
mẫu và nó là đặc trưng riêng của đầu dò. Nếu hiệu suất đỉnh năng lượng toàn
phần εRpR của hình học nguồn điểm được xác định bằng thực nghiệm, hiệu suất
đỉnh năng lượng toàn phần εR
vRcủa dạng hình học bất kì được tính từ công thức:
p t ,v v t ,p . ε ε ε = ε (2.9)
Với εRt,vRvà εRt,pRlà các kết quả tương ứng của việc tính toán hiệu suất toàn phần.
2.1.4.3. Phương pháp Monte Carlo
Phương pháp Monte Carlo được đưa ra cùng với sự phát triển của máy tính điện tử. Từ khoảng những năm 1970, việc ứng dụng phương pháp Monte Carlo để xác định hiệu suất của đầu dò bức xạ đã được nhiều nhà khoa học thực hiện.
Trên nguyên tắc, không có giới hạn nào được đưa ra cho nguồn hay dạng của đầu dò và hình học đo dù có sự sắp xếp đối xứng trụ sẽ làm cho việc tính toán trở nên dễ dàng hơn. Những thông tin đầu vào cần thiết cho những chương trình Monte Carlo như vậy bao gồm:
• Kích thước nguồn và khoảng cách nguồn đến đầu dò.
• Kích thước của giá đỡ đầu dò, vùng nhạy và vùng bất hoạt của đầu dò.
• Thành phần và mật độ của tất cả các vật liệu mà photon có thể đi qua.
• Các hệ số suy giảm của các vật liệu này đối với photon.
• Tiết diện phụ thuộc năng lượng và góc của vật liệu đầu dò cho các loại
tương tác photon khác nhau.
• Thông tin về sự vận chuyển electron và positron trong vật liệu đầu dò.
Nhiều nhà khoa học đã tính toán hiệu suất tổng của đầu dò NaI(Tl) bằng phương pháp Monte Carlo do tính đơn giản của nó như T. Nakamura
[14], Haase et al [10]… Các tác giả trên đã so sánh kết quả mô phỏng đối với
thực nghiệm và có được sự phù hợp trong khoảng 10% và trong một số trường hợp là khoảng 5%. Do độ bất định của các giá trị thực nghiệm thường là nhỏ hơn nhiều so với 5%, sự khác biệt từ 5% đến 10% phải được gây ra bởi sai số hay độ bất định của các giá trị tính toán. Độ bất định hay sai số ở mức này là hợp lý và được gây ra chủ yếu bởi 3 nguyên nhân sau:
Đầu tiên đó là sự hạn chế về mặt thống kê. Để có thể thu được kết quả tính hiệu suất một cách chính xác thì cần phải có số photon đến tương tác với đầu dò đủ lớn và vì vậy trong quá trình ghi nhận kết quả, sai số thống kê là điều không thể tránh khỏi.
Thứ hai, bản thân đầu dò cũng có sự giới hạn là có một độ bất định đáng kể trong hình dạng và kích thước nhạy của tinh thể, đặc biệt là các đầu dò khuếch tán lithium. Các nhà sản xuất cung cấp thông tin về kích thước của đầu dò và của vùng bất hoạt nhưng những kích thước này thường không chính xác tuyệt đối. Vì thế, khi sử dụng đầu dò, người ta thường phải xác định hàm đáp ứng của đầu dò.
Thứ ba, có một sự giới hạn trong việc mô phỏng các quá trình vật lý, xác suất tương tác của các photon và electron và sự phân bố góc là bất định.
Chính độ bất định này là một trong những nguyên nhân gây ra sai số của hiệu