مقایسه کیفی عملکرد سوسوزنهای UGLLT ، UGAB، و NE-213 در جداسازی نوترون-گاما (به روش گذر از صفر)

دیوانی ویس, نازیلا

doi:10.22055/jrmbs.2021.16985

مقایسه کیفی عملکرد سوسوزنهای UGLLT ، UGAB، و NE-213 در جداسازی نوترون-گاما (به روش گذر از صفر)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسنده

نازیلا دیوانی ویس

گروه آموزشی فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

10.22055/jrmbs.2021.16985

چکیده

استفاده از سوسوزن NE-213 به علت سمّی بودن و دمای اشتعال پایین، در برخی موارد مانند حجم‌های بزرگ آشکارساز، به علت استفاده از مواد آلی سمی مانند تولوئن و زایلین در ترکیب سوسوزنی آن و به دلیل عوارضی که این مواد دارند ( و همچنین فرار بودن و نشت سریع آنها از سلهای آشکارساز، کار با آنها دارای محدودیت و پرخطر می‌باشد. در این تحقیق، سوسوزنهای نسل جدید UGLLT و UGAB (با کاربرد اصلی جداسازی آلفا-بتا) به عنوان دو نمونه جایگزین ایمن و ارزان انتخاب شده‌اند که حلّال اصلی این سوسوزنها، (DIN:(C16H20 سمیّت کم، فشار بخار پایین و دمای اشتعال بالا دارد و تجزیه پذیر است و در حمل و نقل و نگهداری به عنوان ماده «بی ضرر» شناخته می‌شود. بنابراین بر خلاف سوسوزن NE-213 که از طریق جذب از پوست یا تنفس مخاطره آمیز است این سوسوزنها ایمن محسوب می‌شوند و آشکارسازی نوترون-گاما توسط آنها و برای مقایسه سوسوزن NE-213 با چشمه 241Am-Be ، 137Cs و 22Na اندازه‌گیری و مقایسه گردیدند. جداسازی نوترون-گاما با استفاده از روش‌ گذر از صفر برای هر سه سوسوزن انجام گرفت و میزان FOM در بایاس 170KeVee، برای سه سوسوزن NE-213 و UGLLT و UGAB به ترتیب 52/1 و 18/1و 04/1 اندازه‌گیری گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فیزیک هسته ای

عنوان مقاله [English]

Comparison of Neutron-Gamma discrimination using UGLLT, UGAB, & NE-213 scintillators (by zero cross method)

نویسنده [English]

Nazila Divani Veis

Department of physics, Faculty of Science, University of Birjand, Birjand, Iran

چکیده [English]

Employment of toxic organic compounds such as toluene and xylene in combination with NE-213 scintillator materials make it quite toxic and carcinogenic. They are also volatile and easily leak from the detector cells; therefore working with them is limited and risky. UGLLT and UGAB consist of a less hazard organic solvent and other scintillator combinations and surfactants that have high efficiency for alpha and beta detection. In this research, with aim to develop usage of these scintillators, UGLLT and UGAB new generation scintillators were selected as a safe and inexpensive superseding. The main solvent scintillation, DIN:C16H20 is a low toxic material, with low vapor pressure and high flash temperature. It is well known for biodegradation, maintenance and harmless transportation. These scintillators have been tested for neutron & gamma detection by 241Am-Be, 137Cs & 22Na sources and compared with NE-213. Neutron-gamma discrimination was done by using zero cross method for three scintillators and calculated some parameters such as: figure of merit and peak to valley. The value of FOM in bias: 170KeVee were obtained 1.52 and 1.18 and 1.04 for NE-213, UGLLT and UGAB respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

Neutron-Gamma Discrimination
Liquid Scintillators
Zero Cross Methods
FOM

مراجع

[1] M.L. Roush et al, Pulse shape discrimination, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 31 (1964) 112-124.

[2] B. Esposito et al, A digital acquisition and elaboration system for nuclear fast pulse detection, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 572 (2007) 355–357.

[3] A.Sharghi Ido et al, Neutron-Gamma Discrimination in Mixed Field by PSD, Journal of Nuclear Science and Technology 47 (2009) 1-6.

[4] Y. Kaschucka et al, Neutron/g-ray digital pulse shape discrimination with organic scintillators, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 551 (2005) 420–428.

[5] D. Wolski et al, Comparison of n-y discrimination by zero-crossing and digital charge comparison methods, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 360 (1995) 584-592.

[6] M. Hamel, et al, A new fluorophore highly efficient for fast neutrons/gamma-rays discrimination, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 602 (2009) 425–431. https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.01.191

[7] D. Wolski et al, Comparison of n-γ discrimination by zero-crossing and digital charge comparison methods, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 360 (1995) 584-592.

[8] O. Barnaba et al, A Full-integrated pulse-shape discriminator for liquid scintillator counter, Nuclear Instruments and Methods A 410 (1998) 220-228.

[9] H. KNOX et al, A Technique for Determining Bias Settings for Organic Scintillators, Nuclear Instruments and Methods A 101 (1972) 519-525.

[10] G. Ranucci et al, Pulse-shape discrimination of liquid Scintillators, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 412 (1998) 374-380.

[11] N. Salehi et al, 3-(p-Toluidino)-5-phenyl-1-p-tolyl-1H-pyrrol-2(5H)-one as an organic liquid scintillator used for gamma spectroscopy, Radiation Measurements Volume 47, Issue 6, June 2012, pp 434-437. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2012.03.023

[12] N. Divani-Vais et al, Neutron–Gamma discrimination with UGAB scintillator using zero-crossing method, Radiation Protection Dosimetry (2012) 1–4. https://doi.org/10.1093/rpd/ncs252

[13] E. Bayat et al, A comparative study on neutron-gamma discrimination with NE213 and UGLLT scintillators using zero-crossing method, Radiation Physics and Chemistry 81 (2012) 217–220. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2011.10.016

[14] A. Horvath et al, Comparison of two liquid scintillators used for neutron detection, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 440 (2000) 241-248.

[15] N. Divani et al, Performance qualitative study of the PANDA GEM-tracker in the physics simulation, Journal of Research on Many-body Systems 9 1 (2019), 65-74. 10.22055/JRMBS.2019.14588