1. Sự tương tác và suy giảm của gamma khi đi qua môi trường vật chất
2.2.2.Kết quả mô phỏng
Sau quá trình mô phỏng, kết quả thu được là các phổ gamma của nguồn Se-75 và của nguồn Cs-137 trong các trường hợp che chắn khác nhau.
Hình 2.3. Phổ nguồn Se-75 từ mô phỏng MCNP
21
Hình 2.4. Phổ nguồn Cs-137 từ mô phỏng MCNP
không có vật liệu che chắn vẽ trên Genie 2k
Phổ Se-75 thu nhận từ mô phỏng MCNP có sự chồng chập đỉnh năng lượng:
đỉnh 121 keV với đỉnh 136 keV; đỉnh 264 keV với đỉnh 279 keV do độ phân giải của đầu dò NaI không tốt (khoảng 10%).
Phổ Cs-137 thể hiện rõ đỉnh năng lượng 661 keV.
Dùng chương trình Gennie-2k xử lý các phổ mô phỏng như sau: - Phổ Se-75: các diện tích:
o S1: đỉnh chập của 2 đỉnh 121 keV và 136 keV o S2: đỉnh chập của 2 đỉnh 264 keV và 279 keV o S3: đỉnh 400 keV
o S4: tổng diện tích toàn phổ (cắt bỏ vùng nhiễu X) - Phổ Cs-137: diện tích S5 cho đỉnh 661 keV
Lấy các diện tích trong mô phỏng MCNP nhân với hoạt độ nguồn ta được số đếm của từng đỉnh trong một đơn vị thời gian trong từng trường hợp vật liệu che chắn khác nhau. Số đếm từng đỉnh trong các trường hợp bề dày che chắn thay đổi được trình bày trong các đồ thị 2.5, 2.6.
22
Hình 2.5. Số đếm của từng đỉnh năng lượng theo bề dày nhựa thay đổi
trong mô phỏng MCNP
Hình 2.6. Số đếm của từng đỉnh năng lượng theo bề dày thép thay đổi
trong mô phỏng MCNP
Qua đồ thi số đếm của từng đỉnh năng lượng qua các vật liệu nhẹ (nhựa) và vật liệu nặng (thép) thay đổi khác nhau theo từng mức năng lượng và từng loại vật liệu che chắn, cụ thể như sau:
23
- Đỉnh chập S1 (121 – 136 keV): suy giảm trung bình với nhựa và mạnh với thép, tuy nhiên với bề dày thép khoảng 2cm thì không còn thể thấy rõ do số đếm quá thấp.
- Đỉnh chập S2 (264-279 keV): suy giảm yếu với nhựa và trung bình với thép, vẫn thể hiện rõ sự suy giảm đến bề dày thép khoảng 3cm
- Đỉnh S3 (400 keV): Do xác suất phát thấp nên số đếm rất ít, không thể hiện rõ sự thay đổi khi đi bề dày các vật liệu thay đổi.
- Đỉnh S4 (đỉnh toàn phổ của nguồn Se-75): suy giảm trung bình với nhựa và mạnh với thép, vẫn thể hiện rõ sự suy giảm đến bề dày thép khoảng 3,5cm - Đỉnh S5 (661 keV của nguồn Cs-137): suy giảm rất yếu với nhựa và yếu với
thép, tuy nhiên ở bề dày thép > 5cm vẫn thấy được sự suy giảm yếu.
Phương trình suy giảm của nguồn Se-75 và Cs-137 khi truyền qua nhựa thể hiện sự suy giảm khác nhau của mỗi đỉnh năng lượng đối với môi trường truyền qua:
- Phương trình suy giảm của nguồn Se-75 và Cs-137 khi truyền qua thép: Đỉnh năng lượng 121-136 keV : S1 = 117787.exp(-1,7184x) Đỉnh năng lượng 264-279 keV : S2 = 101885.exp(-0,8974x) Đỉnh năng lượng 400 keV : S3 = 7004.exp(-0,6712x) Tổng phổ nguồn Se-75 keV : S4 = 254157.exp(-1,1300x) Đỉnh năng lượng 661 keV : S5 = 61244.(exp-0,5679x) - Phương trình suy giảm của nguồn Se-75 và Cs-137 khi truyền qua nhựa:
Đỉnh năng lượng 121-136 keV : S1 = 117787.exp(-0,1784x) Đỉnh năng lượng 264-279 keV : S2 = 101885.exp(-0,1456x) Đỉnh năng lượng 400 keV : S3 = 7004.exp(-0,1200x) Tổng phổ nguồn Se-75 keV : S4 = 254157.exp(-0,1592x) Đỉnh năng lượng 661 keV : S5 = 61244.exp(-0,0971x) Dựa vào phương trình suy giảm của các đỉnh năng lượng nguồn Se-75
và Cs-137 khi truyền qua nhựa và thép có thể tính được độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày dI/dx của các đỉnh năng lượng đối với từng vật liệu theo công thức 1.9.
24
Độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của từng đỉnh năng lượng khi bề dày nhựa và thép thay đổi được tính và trình bày trong các đồ thị sau:
Hình 2.7. Độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của từng đỉnh năng lượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
theo bề dày nhựa thay đổi trong mô phỏng MCNP
Hình 2.8. Độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của từng đỉnh năng lượng
theo bề dày thép thay đổi trong mô phỏng MCNP
Qua đồ thị độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của nguồn từng đỉnh năng lượng qua các vật liệu nhẹ (nhựa) và vật liệu nặng (thép) ta thấy:
25
- Khi bề dày vật liệu che chắn (nhựa hay thép) tăng thì độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày giảm.
- Đối với vật liệu nhẹ thì độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của các đỉnh năng lượng thấp cao hơn các đỉnh năng lượng cao. Nhưng đối với vật liệu nặng thì độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của các đỉnh năng lượng thấp chỉ cao hơn với bề dày vật liệu nhỏ, còn ở bề dày vật liệu lớn thì các đỉnh năng lượng cao chiếm ưu thế hơn.
- Độ thay đổi số đếm trên đơn vị bề dày của đỉnh tổng S4 (nguồn Se-75) lớn hơn so với từng đỉnh thành phần của nguồn Se-75 ở cả hai loại vật liệu nhẹ (nhựa) và nặng (thép).