بررسی استفاده از آشکارسازهای سوسوزن پلاستیکی در طراحی یک سیستم رادیوگرافی میون با استفاده از کد Geant4 | ||
| مجله سنجش و ایمنی پرتو | ||
| مقاله 6، دوره 7، شماره 4 - شماره پیاپی 24، شهریور 1397، صفحه 49-64 اصل مقاله (705.38 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/6.4.49 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد مهدی سعادت یار؛ احمد پیروزمند* | ||
| دانشگاه شیراز | ||
| چکیده | ||
| تصویربرداری و شناسایی مواد با عدد اتمی و چگالی بالا به ویژه مواد رادیواکتیو یکی از مسائلی است که در سالهای اخیر مورد ارزیابی و توجه ویژه قرار گرفته و از آنجایی که روشهای مرسوم و قدیمی تصویربرداری نیز دارای محدودیتهایی هستند، یافتن روش جایگزین برای این روشها از اهمیت بالایی برخوردار است. میونهای کیهانی با توجه به چشمه نامحدود، یکی از منابعی هستند که اخیراً برای تصویربرداری از اجسام سنگین مورد توجه قرار گرفتهاند و عمده تلاشها در این زمینه معطوف به افزایش دقت و کارایی سیستمهای رادیوگرافی میون میباشد. در این بین استفاده از سوسوزنهای پلاستیکی به صورت تأثیرگذاری باعث افزایش دقت و کاهش هزینه روشهای رادیوگرافی میون شده و در دهه اخیر روشهای مختلفی جهت استفاده از این سوسوزنها برای رادیوگرافی با استفاده از میون ارائه شده است. از آنجایی که اساس کار سیستمهای رادیوگرافی میون بر دقت مکانی آشکارساز میون استوار است، هر پژوهشی که بتواند دقت یک سیستم آشکارسازی میون را افزایش دهد، در نهایت به بهبود کیفیت رادیوگرافی میون منجر خواهد شد. در این پژوهش نیز با استفاده از یک پیکربندی خاص از سوسوزنهای پلاستیکی و لامپهای تکثیرگر فوتون، دقت شناسایی مکان فرود میون بر روی صفحه آشکارساز بهینه شده است. پس از انجام شبیهسازی به وسیله کد Geant4 برای حالات مختلف مشخص گردید که دقت نهایی صفحات آشکارساز پیشنهادی حدود یک سانتیمتر است و از نظر دقت آشکارسازی بهترین سوسوزن قابل استفاده برای سیستم، سوسوزن BC-408 میباشد. در میان چیدمانهای بررسی شده لامپهای تکثیرگر فوتون نیز دقیقترین پیکربندی مربوط به چیدمان مربعی با فواصل یکنواخت است. بهترین زاویه قرارگیری صفحات سوسوزن نسبت به سمت الرأس نیز حدوداً 10 درجه میباشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| میونهای کیهانی؛ آشکارساز میون؛ سوسوزن پلاستیکی؛ رادیوگرافی؛ پراکندگی چندگانه کولنی؛ کد Geant4 | ||
| مراجع | ||
|
[1] P. Jenneson. "Large vessel imaging using cosmic-ray muons," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 525 (2004) 346–351.
[2] K.N. Borozdin, G.E. Hogan, C. Morris, W.C. Priedhorsky, A. Saunders, L.J. Schultz and M.E. Teasdale, “Radiographic Imaging with Cosmic Ray Muons,” Nature 422 (2003) 277–278.
[3] S. Pesente, S. Vanini, M. Benettoni, G. Bonomi, P. Calvini, P. Checchia, E. Conti, F. Gonella, G. Nebbia, S. Squarcia, G. Viesti, A. Zenoni and G. Zumerle. “First results on material identification and imaging with a large-volume muon tomography prototype,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 604 (2009) 738–746.
[4] H. Tanaka, K. Nagamine, S. Nakamura and K. Ishida, "Radiographic measurements of the internal structure of Mt. West Iwate with near-horizontal cosmic-ray muons and future developments," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 555 (2005) 164–172.
[5] H. Tanaka, K. Nagamine, N. Kwamura, S.N. Nakamura, K. Ishida and K. Shimomura. Development of a two-fold segmented detection system for near horizontally cosmic-ray muons to probe the internal structure of a volcano," Nucl. Instr. and Meth. A, 507 (2003) 657–669.
[6] L. Miramonti, "A plastic scintillator detector for beta particles," Radiation measurements, 35 (2002) 347–354.
[7] M. Hohlmann, P. Ford, K. Gnanvo, J. Helsby, D. Pena, R. Hoch and D. Mitra “GEANT4 simulation of a cosmic ray muon tomography system with micropattern gas detectors for the detection of High-Z materials,” IEEE Transactions on Nuclear Science, 56 (2009) 1356–1363.
[8] S. Riggi, P. LaRocca, E. Leonora, D. LoPresti, G.S. Pappalardo, F. Riggi and G.V. Russo, “Geant4 simulation of plastic scintillator strips with embedded optical fibers for a prototype of tomographic system,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 624 (2010) 583–590
[9] L. J. Schultz, K. N. Borozdin, J. J. Gomez, G. E. Hogan, J. McGill, C. Morris, W.C. Priedhorsky, A. Saunders and M.E. Teasdale. "Image reconstruction and material Z discrimination via cosmic ray muon radiography," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 519 (2004) 687–694.
[10] P. Aguiar, E. Casarejos, J. Silva-Rodriguez, J. Vilan and A. Iglesias, "Geant4-GATE simulation of a large plastic scintillator for muon radiography," Nuclear Science, IEEE Transactions on, 62 (2015) 1233–1238.
[11] W.J. Jo, H.-I. Kim, S.J. An, C.Y. Lee, C.-H. Baek and Y.H. Chung, "Design of a muon tomography system with a plastic scintillator and wavelength-shifting fiber arrays," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 732 (2013) 568–572.
[12] C. Morris, K. Borozdin, J. Bacon, E. Chen, Z. Lukić, E. Milner, H. Miyadera, J. Perry, D. Schwellenbach, D. Aberle and W. Dreesen. "Obtaining material identification with cosmic ray radiography," AIP Advances, 2 (2012) 042128.
[13] D.E. Groom, M. Aguillar-Benitez and C. Amsler, "Review of particle physics. Particle data group," (2000).
[14] G.F. Knoll, Radiation detection and measurement: John Wiley & Sons, (2010). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 578 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 433 |
||
