HPGe gama dedektörlerinde soğurma parametrelerinin ve kristal kalınlığının belirlenmesi
Determination of absorption parameters and crystal thickness for HPGe detectors
Yazar: AHMET ÇELİK
Danışman: PROF. DR. UĞUR ÇEVİK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
HPGe dedektörler, numunelerdeki radyoizotopların kalitatif ve kantitatif analizinde ve nükleer uygulamalarda kullanılan spektroskopi sistemlerinin önemli bir parçasıdır. Bu sistemler ile yapılan ölçümlerin doğruluğu deneysel kurguya ve dedektörlerin performansına sıkıca bağlıdır. Bu amaçla tezin ilk kısmında kütle soğurma katsayılarının deneysel olarak ölçümünde kolimatör çapının ve dedektör yüzeyindeki ölçüm bölgesinin etkisi araştırıldı. Kolimatör çapının artması ile birlikte kütle soğurma katsayılarında sistematik bir düşüş gözlendi. Kütle soğurma katsayısı ölçümü deneylerindeki sonuçların dedektör yüzeyindeki bölgelere göre farklılık gösterdiği görüldü. Tezin bu bölümüne ek olarak, HPGe dedektörlerde çalışma voltajının bazı pik parametrelerine etkisi incelendi. Son kısımda ise, gama ışınlarının ölçümünde kullanılan HPGe dedektörlerin fotopik verimini doğrudan etkileyen etkin kristal kalınlığını belirlemek için yarı deneysel bir model kullanıldı. Elde edilen kalınlık değerleriyle üretici firma tarafından sağlanan veriler ile bazı bölgelerde uyuşmazlık gösterdiği tespit edildi. Buna karşın elde edilen sonuçların geçerliliğinin sağlanması için dedektörün verim eğrisi deneysel olarak ve Monte Carlo yöntemi kullanılarak oluşturuldu. Sonuç olarak, Monte Carlo yönteminde kullanılan yarı deneysel modelin katalog verileri ile oluşturulan modele göre deneysel sonuçlar ile daha uyumlu olduğu görüldü.

Abstract:
HPGe detectors are an important part of spectroscopy systems which are used in the qualitative and quantitative analyses of radioisotopes in samples and in nuclear implementations. The accuracy of measurements made with these systems is strongly related to the experimental setup and the performance of the detectors. In order to this, in the first part of the thesis the effect of the diameter of the collimator and of the measurement area on the surface of the detector in the experimental measurement of mass attenuation coefficient was investigated. With the increase in the diameter of the collimator a systematic decrease was observed in the mass attenuation coefficients. It was seen that the results of the mass attenuation coefficient measurements experiments differed according to the areas on the surface of the detector. In addition to this part of the thesis, the effect of the bias voltage in HPGe detectors on some peak parameters was examined. In the last part, a semi-empirical model was employed to determine the thickness of the effective crystal thickness affecting the photopeak efficiency of HPGe detectors used in the measurement of gamma rays. The obtained thickness data was inconsistent with those given by manufacturing firm in some areas. However, to provide the validity of the obtained data the efficiency curve of the detector was comprised experimentally and using the Monte Carlo method. As a result, it was seen that the semi-empirical model used in the Monte Carlo method was more compatible with the experimental results than the model comprised with the catalogue data.