GATE simülasyonunda dedektör modellemesi ve dedektör verimi
Detector modeling and detector efficiency in GATE simulation
Yazar: MUHAMMET KAPLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY YAVUZKANAT ; DOÇ. DR. MENEKŞE ŞENYİĞİT
Bitlis Eren Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nükleer fizik = Nuclear physics

Özet:
Sintilasyon dedektörleri, nükleer ve yüksek enerji fiziği çalışmalarında, tıbbi görüntülemede, jeolojik keşiflerde, nükleer korunmada ve önlemlerinde çoğunlukla kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında nükleer fizikte yaygın olarak kullanılan NaI(Tl) sintilasyon dedektör sisteminin kalibrasyon faktörlerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Başarılı bir gama spektrumu analizi için ana faktörler; enerji ve enerji çözünürlüğünün kalibrasyonları ile tam enerji pik verimidir. 2"x2" NaI(Tl) için dedektör verimi hem deneysel olarak hem de Geant4 tabanlı çalışan GATE simulasyonu kullanılarak araştırılmıştır. Deneysel ölçümler, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü'nde bulunan farklı enerji aralıklarında (59-1408 keV) gama ışınları yayınlayan radyoaktif kaynaklar ile NaI(Tl) dedektörü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyde kullanılan noktasal radyoaktif kaynaklar 137 Cs, 60 Co, 152 Eu iken silindir şeklinde olanlar 241 Am, 22 Na'dur. Deneysel ölçümlerde kullanılan radyoaktif kaynakların şekli ve aktiviteleri ile dedektör sistemi GATE simulasyonunda modellenmiştir. Deneyden ve simülasyondan elde edilen dedektör verimi sonuçları karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda dedektör verim kalibrasyonlarında önemli olan analitik denklemler parametreleriyle birlikte tespit edilmiştir. Deneysel ve simülasyondan elde edilen sonuçlar birbiriyle ve literatürdeki sonuçlarla uyumlu olduğu gözlendikten sonra simülasyon modeli LaBr3 (Ce), GAGG(Ce) and SrI2 gibi yeni sintilasyon dedektör sistemlerine uyarlanarak gama radyasyonu için dedektör verim değerleri de bulunmuştur.

Abstract:
Scintillation detectors are mostly used in nuclear, particle and medical physics, geological exploration and homeland security. In this thesis, it is aimed to determine the calibration factors of the NaI(Tl) scintillation detector system, which is widely used in nuclear physics. The main factors for a successful gamma spectrum analysis are calibrations of energy and energy resolution with the full energy peak efficiency. Detector efficiency for 2"x2" NaI(Tl) was investigated both experimentally and using Geant4 based GATE simulation. Experimental measurements were carried out using NaI(Tl) de-
tector with radioactive sources emitting gamma-rays in different energy ranges (59-1408 keV) in Ankara University Faculty of Science Physics Department. The point radioactive sources used in the experiment are 137 Cs, 60 Co, 152 Eu, while the cylindrical ones are 241 Am, 22 Na. The shape and activities of the radioactive sources used in the experimental measurements and detector system were modeled in the GATE simulation. The detector efficiency results obtained from the experiment and simulation were compared. As a result, analytical equations, which are very important in detector efficiency calibrations, have been determined with their parameters. After the experimental and simulation results were be compatible with each other and literature, the simulation model was modified to other scintillation detectors such as LaBr3 (Ce), GAGG(Ce) and SrI2 , and the detector efficiency values for gamma radiation were determined.