توصيفگر ها :
گايگرمولر , MCNPX , GEANT4 , COMSOL , كاتد
چكيده فارسي :
اندازهگيري ميزان دز گاماي موجود در نواحي تحت كنترل از قبيل مراكز پزشكي هستهاي، هال راكتورهاي هستهاي و محل نگهداري
چشمههاي راديواكتيو نكتهي حائز اهميتي ميباشد، لذا اندازهگيري ميزان دز موجود در چنين محيطهايي با استفاده از آشكارسازهايي نظير
آشكارساز گايگر-مولر انجام ميشود، تصميم بر طراحي و ساخت آشكارساز گايگر-مولر جهت اندازهگيري ميزان تابش پرتوهاي گاما
گرفته شد. براي شبيهسازي از دو كد MCNPو GEANT4و نرم افزار COMSOLاستفاده شد، براي تعيين ضخامت بهينه ديوارهي
آشكارساز گايگر-مولر، شعاع بهينهي تيوب گازي، نوع گاز اصلي، نوع گاز فرونشان 1و ميزان تاثير انرژي پرتوهاي گاما از كد MCNP
استفاده شد. براي تعيين ميزان تغييرات تعداد زوج الكترون-يونها ، شيب فلات ،2طول فلات، ولتاژ كاري و بررسي تاثير فشار گاز بر روي
موارد ذكر شده توليدي نسبت به ولتاژ اعمالي در درصدهاي مختلف از گاز فرونشان، از كد GEANT4استفاده شد. و براي تعيين ميزان
تغييرات ميدان الكتريكي نسبت به شعاع تيوب گازي، تعيين ميزان ميدان الكتريكي بر اساس جنس، گام و ضخامت كاتد(فنر) از نرم افزار
COMSOLاستفاده شد. وسايل و قطعات لازم جهت ساخت آشكارساز گايگر-مولر از قبيل ديواره آشكارساز، كاتد، آند، گاز، اتصال
دهنده ،3نگهدارندهي آشكارساز 4و ديگر موارد تهيه شد. براي اعتبارسنجي شبيهسازيهاي انجام شده با كد GEANT4از آشكارساز
گايگر-مولر مدل تجاري استفاده شد.
نتايج حاصل از اين شبيهسازيها نشان داد كه گاز آرگون نسبت به ديگر گازهاي شبيه سازي شده به عنوان گاز اصلي و گاز كلر به عنوان
گاز فرونشان نسبت به ديگر گازهاي مورد بررسي، عملكرد بهتري از خود نشان دادند. درصد بهينهي گاز فرونشان(موارد بررسي شده در اين
پژوهش) بين 1تا 10درصد بهدست آمد، آلياژ استيل عملكرد بهتري نسبت به ديگر مواد مورد بررسي در اين پژوهش براي ساخت كاتد و
آند از خود نشان داد، همچنين ميدان الكتريكي در اطراف آند بهشدت زياد و در اطراف كاتد اندك است. ضخامت ديواره نيز براي پرتوهاي
گاما با انرژي 1مگاالكترون ولت برابر 1ميليمتر بهدست آمد. در نهايت دو نسخه از آشكارساز گايگرمولر با مشخصات گفته شده ساخته شد
چكيده انگليسي :
Measuring the gamma dose rate in controlled areas such as nuclear medicine centers, nuclear
reactor halls, and radioactive source storage areas is an important point. Therefore,
measuring the dose rate in such environments is done using detectors such as the GeigerMuller detector. The decision was made to design and build a Geiger-Muller detector to
measure the amount of gamma radiation. Two codes, MCNP and Geant4, and Comsol
software were used for simulation. The MCNP code was used to determine the optimal wall
thickness of the Geiger-Muller detector, the optimal radius of the gas tube, the type of main
gas, the type of quenching gas, and the effect of gamma ray energy. The GEANT4 code was
used to determine the changes in the number of electron-ion pairs, plateau slope, plateau
length, operating voltage, and to investigate the effect of gas pressure on the abovementioned items produced relative to the applied voltage in different percentages of
quenching gas. and to determine the changes in the electric field relative to the radius of the
gas tube, the electric field was determined based on the material, pitch, and radius of the
cathode using the COMSOL software. The necessary equipment and parts for the
construction of the Geiger-Muller detector were prepared, such as the detector wall, cathode,
anode, gas, connector, detector holder, etc. A commercial model Geiger-Muller detector was
used to validate the simulations. The results of these simulations showed that argon gas
performed better than other simulated gases as the main gas and chlorine gas as the
quenching gas than other gases under study. The optimum percentage of quenching gas was
obtained between 1 and 10%. The steel alloy showed better performance than other materials
studied in this study for making cathode and anode. Also, the electric field around the anode
is extremely high and around the cathode is low. The wall thickness was also obtained for
gamma rays with an energy of 1 megaelectronvolt equal to 1 mm.
