اثر تغییرات دما بر نور خروجی، تابع پاسخ و قدرت تفکیک انرژی سوسوزن‌های یدور سدیم و اکسید ژرمنات بیسموت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 شرکت پسمانداری صنعت هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 8486-11365، تهران- ایران

2 آزمایشگاه فیزیک نوترون، پژوهشکده علوم هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486-11365، تهران- ایران

چکیده

پایداری نور خروجی، قدرت تفکیک انرژی و بازده سوسوزنی در طیف‌نگاری پرتو گاما از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به تغییرات دمای ناشی از شرایط اندازه‌گیری و تأثیر آن بر تابع پاسخ سوسوزن‌های یدور سدیم NaI(Tl) و اکسید ژرمنات بیسموت BGO، به بررسی اثر دما بر سوسوزن‌های یدور سدیم NaI(Tl) و اکسید ژرمنات بیسموت BGO در محدوده‌ی نسبتاً وسیعی از دما پرداخته شده است. اندازه‌گیری‌ها روی کریستال‌هایی با ابعاد ″3×″3Ø و ″2×″2Ø، در گستره‌ی دمایی 30- تا ºC70+ و در محدوده‌ی انرژی گامایی 600 تا keV1400 انجام شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهند که نوع و ابعاد سوسوزن در پاسخ آن نسبت به تغییرات دما به ویژه در مورد سوسوزن BGO بسیار مؤثر است. به علت یکپارچه بودن لوله‌ی تکثیرکننده‌ی فوتونی و سوسوزن، بررسی اثر دما بر سوسوزن به تنهایی دشوار است. از این جهت ابتدا اثر دما بر کل سیستم (سوسوزن و لوله‌ی تکثیرکننده‌ی فوتونی) مورد بررسی قرار گرفته، سپس تأثیر این تغییرات به طور جداگانه بر لوله‌ی تکثیرکننده‌ی فوتونی مطالعه شده است. در اثر افزایش دما شدت نور خروجی و بازده سوسوزن کاهش یافت، هم‌چنین از قدرت تفکیک انرژی سوسوزن کاسته شد، در حالی‌که کاهش دما بر تابع پاسخ سوسوزن تأثیر معکوس نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Temperature Effect on Response Function, Energy Resolution and Light Output of NaI(Tl) and BGO Scintillators

نویسندگان [English]

  • S Shooyookhi 1
  • J Rahighi 2
  • M Jafarzadeh Khatibani 2
  • H Ghods 2
چکیده [English]

Due to the importance of the effect of temperature variation on the scintillation parameters, such as the light output, energy resolution and scintillation efficiency, we intended to verify the temperature effect on the response function of the BGO and NaI(Tl) scintillators. For the gamma ray and charged particles detection, scintillators such as Bismuth Germinate Oxide (BGO) and Sodium Iodide activated by Thallium (NaI(Tl)) are widely used. Thus the effect of temperature variation on the scintillation efficiency, light output and energy resolution have been measured using both BGO and NaI(Tl) scintillators of Ø2”x2” and Ø3”x3” dimensions in the energy range of 600-1400 keV, and at the temperature ranging from -30°C to + 70°C. Since the photomultiplier tubes (PM) tubes and scintillators are connected together, it is rather difficult to study the temperature effect on the scintillator alone, so the effect of temperature change on  the PM tubes+scintillators was studied first. A similar study for the PM tube alone has been performed in a different experiment. By increasing the temperature, the scintillator efficiency and the light output decrease and the energy resolution deteriorate, whereas by decreasing the temperature, the light output and the scintillator efficiency increase and the energy resolution will improve.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BGO & NaI(Tl) Scintillators
  • Scintillator Response Function
  • Energy Resolution
  • Scintillator Effeciency
  • Light Output
  1. 1.    R.L. Health, R. Hofstadter, E.B. Hughes, “Temperature dependence of the fast near-band-edge-scintillation from cuI, HgI2, pbI2, Zno: Ga and Cds: In,” Nucl. Instr. Meth. 162, 431, (Review article listing 127 references) (1979).
 

  1. 2.    D. Aliaga-Kelly and D.R. Nicoll, “Recent developments in scintillation detector,” Nucl. Instr. Meth. 43, 110 (1966).
 

  1. 3.    C. Colmenares, E.G. Shapiro, P.E. Barry, C.T. Prevo, “Use of a bare caf2 (EU) to assess the escape peak,” Nucl. Instr. Meth. 114, 277 (1974).
 

  1. 4.    M. Campbell, K.W.D. Ledingham, A.D. Baillie, J.G. Lynch, “New result on agaseous detector using medipix2 and microgas,” Nucl. Instr. Meth. 137, 235 (1976).
 

  1. 5.    E. Catalano and J.B. Czirr, “Scintillation light yield of BaF2: co,” Nucl. Instr. Meth. 143, 61 (1977).
 

  1. 6.    F. Brooks, “Development of organic scintillators,” Nucl. Instr. Meth. 162, 477 (Review article listing 274 references) (1979).
 

  1. 7.    L.M. Bollinger and G.E. Thomas, “High temperature performance charactristics of a nuclear detector,” Rev. Sci. Instr. 28, 489 (1957).
 

  1. 8.    J. Hellstrom and S. Beshae, “Temperature effect on the response function of NaI (Tl) detectors,” Nucl. Instr. Meth. 101, 267 (1972).
 

  1. 9.    R. Bergere, H. Beil, A. Veyssiere, “Radiation detection and measurment,” Nucl. Phys. A121, 453 (1968).
 

  1. 10.              F. Glenn, Knoll, “Radiation detection and measrement,” John Wiley & Sons (1999).
 

  1. 11.              E.D.E.R. Mateosianm, Mckeown, C.O. Muehlhause, “Response sodium lodide crystal to alpa particles and electrons as function of temperature,” Physical. Rev. Vol. 101, 967, 971 (1956).