Μελέτη του υποστρώματος ακτινοβολίας γ με ανιχνευτή σπινθηρισμών NaI(Tl)
Creators: name: Στεργιούλα, Ειρήνη-Χρυσοβαλάντου Στέργιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Απόδοση ανιχνευτή
Ακτινοβολία γ
Ροή ακτινοβολίας γ
detector efficiency
gamma radiation
flux of gamma radiation

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του υποστρώματος ενός ανιχνευτή σπινθηρισμών και συγκεκριμένα ο υπολογισμός της ροής της ακτινοβολίας γάμμα των φυσικών ισοτόπων που υπάρχουν στο περιβάλλον. Το υπόστρωμα ή ακτινοβολία υποβάθρου αποτελείται κυρίως από: α) την ακτινοβολία γάμμα που εκπέμπεται από μακρόβια (αρχέγονα) φυσικά ραδιενεργά ισότοπα και τεχνητές πηγές που ενδεχομένως υπάρχουν στο περιβάλλον και β)στα μιόνια, που παράγονται δευτερογενώς από την πρόσπτωση των σωματιδίων της κοσμικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα (ατμοσφαιρικά μιόνια). Τα σημαντικότερα ισότοπα που συμβάλλουν στην ακτινοβολία υποβάθρου είναι όλα τα ραδιενεργά ισότοπα της σειράς του 238U και του 232Th και το 40K, που κατά την διάσπασή τους ή την αποδιέγερσή τους εκπέμπουν ακτινοβολία γάμμα. Η γνώση της ακτινοβολίας υποβάθρου είναι απαραίτητη και σε υπόγεια πειράματα. Στην εργασία έγινε σύγκριση και με μερικά από τα πειράματα στα οποία έγινε μελέτη του υποστρώματος και υπολογισμός της ροής της ακτινοβολία γάμμα των φυσικών ραδιενεργών ισοτόπων. Αυτά είναι το «Boudly Underground», το «Modane Underground» και το «Gran Sasso Laboratory». Στο πείραμα που πραγματοποιήθηκε για την μελέτη του υποστρώματος στο υπόγειο εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής/Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων του τμήματος Φυσικής του Α.Π.Θ χρησιμοποιήθηκε ανιχνευτής NaI(Tl) με διαστάσεις 1.5΄΄x1.5΄΄ (3.81cm x 3.81cm). Ο ανιχνευτής καταμετρά την ένταση της ακτινοβολίας γάμμα σαν συνάρτηση της ενέργειας των φωτονίων της. Πραγματοποιήθηκε μελέτη του φάσματος των ραδιενεργών πηγών 22Na και 137Cs. Συγκεκριμένα, στα φάσματα των πηγών αυτών, παρατηρούνται κάποιες φωτοκορυφές των οποίων μελετήθηκε το μέγεθος συναρτήσει της απόστασης της πηγής από τον ανιχνευτή. Από αυτήν την διαδικασία γίνεται υπολογισμός της απόδοσης φωτοκορυφής του ανιχνευτή συναρτήσει της απόστασης των πηγών αλλά και της ενέργειας. Ως απόδοση φωτοκορυφής ορίζεται το πλήθος των φωτονίων που κατά την αλληλεπίδρασή τους με τον ανιχνευτή εναποθέτουν όλη τους την ενέργεια στον κρύσταλλο του. Η μελέτη και ο υπολογισμός της απόδοσης φωτοκορυφής πραγματοποιήθηκε μέσω πειραματικών μετρήσεων αλλά και από προσομοίωση Monte Carlo. Γνωρίζοντας την απόδοση φωτοκορυφής, έγινε κατόπιν μία εκτίμηση της ροής της ακτινοβολίας γάμμα που υπάρχει στο περιβάλλον του εργαστηρίου
description: The purpose of this paper is to study the background of a scintillation detector and in particular to measure the gamma radiation fluence of natural isotopes present in the environment. Background radiation consists mainly of: a) gamma radiation emitted by long-lived naturally occurring radioactive isotopes and artificial sources present in the natural environment and b) muons produced by secondary radiation from atmospheric interactions with cosmic ray particles (atmospheric muons). The most important isotopes contributing to background radiation are the radioactive isotopes arising from the 238U and 232Th and 40K series; these isotopes emit gamma radiation during decay or de-excitation. Knowing the background radiation (arising from either naturally occurring radioactive isotopes or cosmic rays) when conducting underground experiments is crucial. Some of the experiments that study the background and measure the gamma radiation fluence of natural radioactive isotopes are “Boudly Underground”, “Modane Underground” and “Gran Sasso Laboratory”. The present experiment is conducted to study the background in the Nuclear Physics / Elementary Particle Physics Laboratory of the Department of Physics of Aristotle University of Thessaloniki using a Na1 (T1) scintillation detector with dimensions 1.5΄΄x1.5΄΄. The detector measures the intensity of gamma radiation as a function of photons’ energy. The spectrum is detected by various devices and is dependent on the energy of the radiation and more specifically on the radioactive source and the type of detector. A study of the spectrum of 22Na and 137Cs sources was performed. Ιn particular, the spectra of these sources presented some photopeaks whose magnitude was studied as a function of the source-to-detector distance. This method was used to measure the detector's peak-to-peak performance against source distance and energy. The photopeak efficiency is defined as the number of photons that, when interacting with the detector, place all their energy on its crystal. After measuring experimentally the efficiency of the photopeak and verifying results by carrying out a Monte Carlo simulation, it has been proven that it is possible to measure the fluence of gamma radiation present in the laboratory environment