آشکارساز سوسوزن یدورسدیم به چشمه تکانرژی گاما

Transcript

1 نش رهی ات ب ش و فناوری هستهای نشریه تابش و فناوری هستهای نشریه تابش و فناوری هسته ای سال دوم شماره 2 تابستان 493 استفاده از کد ترابرد نور PHOTRACK و کارت PTRAC کد MCNPX در شبیهسازی پاسخ آشکارساز سوسوزن یدورسدیم به چشمه تکانرژی گاما 4 * 2 غالمرضا اطاعتی 3 مجتبی تاجیک حبیبه قهرمانلو نیما قلعه کارشناسیارشد دانشکده فیزیک دانشگاه دامغان دامغان ایران 2 دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه دامغان دامغان ایران 3 استادیار مهندسی هستهای دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران ایران 4 استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه دامغان دامغان ایران )تاریخ دریافت مقاله: - 334// تاریخ پذیرش مقاله: 334/3/( چکیده در این مقاله جزئیات شبیهسازی پاسخ سوسوزن غیرآلی یدورسدیم وقتی در معرض چشمه تکانرژی گامای سزیم 3 قرار گرفته است بیان میشود که بر اساس آن انباشت انرژی در سوسوزن توسط کارت PTRAC کد مونتکارلوی چندمنظوره MCNPX و ترابرد نور سوسوزنی توسط کد PHOTRACK و بصورت یک برنامه پس پردازش نجام میشود. به منظور مقایسه نتایج شبیهسازی با تجربی یک پهنشدگی اضافی به طیف شبیهسازی اضافه )یا پیچش( میشود تا اثرات ناشی از حضور المپ تکثیرکننده نوری و پدیده آماری گسیل نور سوسوزن و نظایر آن لحاظ گردد. محاسبه برد ذرات ثانویه در سوسوزن که برای محاسبه و بهینهسازی اندازه حجمکهای موردنیاز بکار میرود بخش مهمی از مقاله را شامل میشود. همچنین اثر دیواره بر روی تابعپاسخ که ناشی از توقف الکترونهای ثانویه در مرز سوسوزن است محاسبه شده است. مقایسه بین دادههای تجربی و شبیهسازی پژوهش حاضر همخوانی خوبی را نشان میدهد. با استفاده از نتایج پژوهش حاضر محاسبات مشابهی را میتوان برای بدست آورد پاسخ آشکارساز سوسوزن یدور سدیم به چشمه گامای با طیف انرژی نیز انجام داد. کلمات کلیدی: سوسوزن یدورسدیم PHOTRACK PTRAC MCNPX * استان سمنان دامغان دانشگاه دامغان دانشکده فیزیک کدپستی: 3-4 پست الکترونیک: ghal-eh@du.ac.ir

2 حبیبه قهرمانلو نیما قلعه غالمرضا اطاعتی مجتبی تاجیک سال دوم شماره 2 تابستان مقدمه سوسوزن یدورسدیم فعال شده با تالیم یا NaI(Tl) متداولترین آشکارساز مورداستفاده در طیفسنجی پرتو گاما محسوب میشود. مطالعات متنوعی برای مدلسازی پاسخ آشکارساز NaI(Tl) به پرتوهای گاما از زمان انتشار مقاله برگر و سلتزر در سال ][ 32 ارائه شده است. شبیهسازیهای ارائه شده مشخصا در دو گروه دستهبندی میشوند: )( برنامههای شبیهسازی که تنها سطحمقطعهای برهمکنش گاما را به عنوان داده اولیه دریافت کرده و بقیه محاسبات هندسی- فیزیکی توسط کاربر صورت میگیرد ]2[. )2( شبیهسازیهایی که بطور کامل و یا جزئی از یکی از کدهای چندمنظوره مونتکارلو مانند GEANT FLUKA MCNPX و.. استفاده میکنند ]3[. شبیهسازیهای مونتکارلو مورداستفاده برای مدلسازی تابعپاسخ سوسوزن NaI(Tl) شامل مراحل زیر هستند: )( تعیین هندسه: موقعیت چشمه شکل و اندازه سوسوزن )و احیانا حضور موازیساز( باید تعیین گردد. )2( تولید ذرات چشمه: با توجه به نوع چشمه )نقطهای حجمی و یا باریکه پرتو( ذرات چشمه را مدل کرد. )3( برهم کنشهای پرتوی گاما با سوسوزن یدورسدیم: موقعیت اولین برهمکنش و سپس برهمکنشهای متعاقب آن بر اساس سطحمقطعهای گاما تعیین میشوند. انرژی انباشتشده در هر نقطه برهمکنش محاسبه شده و مجموع این انرژیها میتواند بهعنوان ارتفاع پالس متناظر با پرتو گامای فرودی در نظر گرفته شود. )4( اعمال پهنشدگی: نمودار انرژی انباشت شده در مرحله )3( یک طیف ارتفاع پالس ایدهآل است. از اینرو یک تابع گاوسی باید به طیف ارتفاع پ سال پیچش شود تا با نتایج تجربی قابل مقایسه باشد. منبع اصلی این پهنشدگی رفتار آماری گسیل نور در سوسوزن و ترابرد نور در سوسوزن و نوربر تکثیر الکترون در از زنجیره داینودی المپ تکثیرکننده نوری )PMT( و نوفه الکترونیک است. درنظر گرفتن ترابرد نور در سوسوزن و نوربر فقط محدود به یک پهنشدگی ساده در طیف نمیشود. برخی ویژگیهایی که منحصر ا بوسیله شبیهسازی ترابرد نور و اعمال وابستگی به طول موج پارامترهای اپتیکی سوسوزن/نوربر مورد مطالعه قرار گیرد به شرح زیر میباشد: )( درنظر گرفتن پوششهای مختلف سطوح سوسوزن )صیقلی رنگ شده یا روکش آلومینیومی( ]4[. )2( درنظر گرفتن اشکال و پوششهای مختلف نوربر ]5[. )3( پهنشدگی زمانی و تاثیر آن بر جداسازی شکل پالس ][. در این مقاله ابتدا مقایسهای بین تالی کارتهای مختلف کد MCNP که قابل استفاده در اینگونه شبیهسازی هستند شده است )کارتهای MESHTALLY F8 و.)PTRAC همگی این کارتها به نوعی محاسبه انباشت انرژی پرتوی گاما در سوسوزن NaI(Tl) را انجام میدهند ][ ولی از آنجا که هدف این تحقیق به ترتیب شبیهسازی ترابرد پرتوی گاما ترابرد الکترونهای ثانویه و نیز ترابرد نور سوسوزنی میباشد با توجه به ویژگی ثبت رویداد به رویداد کارت PTRAC این کارت برای انجام شبیهسازی انتخاب شده است. پژوهش حاضر در ادامه مطالعات شبیهسازی انجام شده توسط تاجیک و همکاران ][ میباشد که در آن پاسخ سوسوزن آلی NE23 به نوترونهای تک انرژی مدلسازی شده است. 2. محاسبه انرژی انباشته شده توسط کد MCNP.4.2 تالی F8 با ورود فوتون به حجم فعال سوسوزن همه یا بخشی از انرژی این ذره بر اثر یکی از برهمکنشهای پراکندگی کامپتون جذب فوتوالکتریک و یا تولید زوج از دست میدهد که در 2

3 ه)ب نشریه تابش و فناوری هستهای تمامی این فرآیندها الکترونهای پرانرژی تولید میشوند. شکل بنابراین توزیع انرژی الکترونها )که همان معادل dn/de شبیهسازی طیف ارتفاع پالس است( بسیار به نوع برهم کنشی که فوتون تجربه میکند بستگی دارد. میزان مشارکت هریک از سه فرآیند ذکرشده در تابع پاسخ سوسوزن یدورسدیم براساس انرژی فوتون ورودی میانگین عدد اتمی محیط و نیز شکل و E Energy (MeV) شکل 4. خروجی تالی F8:P کد MCNP برای سوسوزن NaI(Tl) که در معرض پرتوهای گامای 0/662MeV قرار گرفته است. اندازه سوسوزن تعیین میشود ]3[. در کد MCNP تالی F8:p تالی ارتفاع پالس فوتون نامیده میشود که باید در یک سلول مشخص محاسبه شود. شکل توزیع تالی F8:p برای سوسوزن NaI(Tl) استوانهای با قطر و ارتفاع 2 اینچ که در معرض فوتونهای گامای سزیم 3 با انرژی /2MeV قرار گرفته را نشان میدهد. توزیع انرژی.2.2 تالی MESHTALLY انباشته شده در سوسوزن یا متناظرا توزیع ارتفاع پالس با وارد کردن تعداد بازههای انرژی در مقابل تالی F8:p بدست میآید عنوان مثال E8 0 98i 2 به این معنی است که توزیع ارتفاع تالی مهم دیگر در کد MCNP که در مطالعات انباشت انرژی 2MeV محاسبه شود(. آنچه پالس در بازه انرژی از تا مورد استفاده قرار میگیرد MESHTALLY که توسط آن توسط تالی F8 بیان میشود عبارتست از میزان انرژی انباشته میانگین انرژی انباشته شده در اثر برهمکنش تعدادی فوتون و توسط شده تمام پرتوهای گاما ثبت شده در آشکارساز. در در یک حجمک محاسبه میشود. معادل این تالی در کد USERBIN FLUKA حقیقت این تالی قادر به محاسبه انرژی انباشته شده توسط یه مونتکارلوی کارت است و بیشترین تکفوتون گاما در یک حجم کوچک )یا همان حجمک که در کاربرد آن در محاسبات دزیمتری میتوان یافت. MESHTALLY F8 ادامه بررسی خواهد شد( نمیباشد. بنابراین در صورت استفاده از آنجائیکه تالیهای و رویداد به از این تالی فرآیند متعاقب انباشت انرژی که ترابرد نور رویداد عمل نمیکنند نمیتوانند تمام اطالعات موردنیاز برای است را سوسوزن نمیتوان در یک برنامه پس-پردازش مورد تولید تابع پاسخ کل )مانند مختصات نقطه برهمکنش انرژی بررسی قرار داد. انباشت شده در نقطه برهمکنش و نظایر آن( را فراهم کنند. لذا در نهایت کارت PTRAC کد MCNP مورد مطالعه قرار گرفت و بعد از چندین مقایسه و آزمون این نتیجه حاصل شد که EVENTBIN کارت PTRAC که خیلی مشابه کارت کد FLUKA عمل میکند ساختار رویدادگونه موردنیاز را داراست.]3[ 3

4 حبیبه قهرمانلو نیما قلعه غالمرضا اطاعتی مجتبی تاجیک سال دوم شماره 2 تابستان 934 PTRAC.9.2 کارت PTRAC جزئیات روش استفاده از کارت برای تولید تابع PTRAC NPS=00000 TYPE=P FILE=ASC WRITE=ALL CELL= EVENT=SRC,COL بر اساس خط فوق تنها رویدادهای اولیه و برخوردی) SRC, پاسخ سوسوزن بیان ساده یک مثال با را میتوان یدورسدیم )COL در سلول شماره برای فوتون در یک فایل کرد. یک سوسوزن NaI(Tl) استوانهای با قطر و ارتفاع 2 اینچ خروجی ASCII چاپ میشود. برای آشنایی با خروجی کارت 3 برای شبیهسازی در نظر گرفته میشود. یک چشمه نقطهای گاما PTRAC بخش ابتدایی یک نمونه فایل خروجی در شکل در فاصله سانتیمتری از انتهای سوسوزن قرار دارد )شکل 2 (. نشان داده است. خط برنامه مربوط به این قسمت در کارت PTRAC به صورت زیر میباشد: PTRAC KEYWORD=value(s)... این خط شامل 3 کلیدواژه است که امکان کنترل کاربر بر روی فایل نهایی و دادههای ورودی و خروجی کارت PTRAC را فراهم میآورد. این کارت یک فایل خروجی میسازد که شامل تمامی رویدادهای فیلتر شده )یا همان انتخاب شده توسط شکل 2. هندسه مورد استفاده در فایل ورودیMCNP. کاربر( برای ذره میباشد. استفاده از این کارت بدون هیچ کلید واژهای موجب تولید فایل خروجی شامل تمامی رویدادها میشود. یک خط فیلترشده PTRAC نوشته شود: میتواند به صورت زیر شکل 9. نمونه قسمت آغازین خروجی کارتPTRAC در فایل خروجی PTRAC برای هر رد ذره یک بلوک )شکل 4(. مهمترین بخش فایل خروجی خطوطی هستند که با داده تولید میشود. در هر بلوک داده خط اول دربرگیرنده اعداد L و 9000 که نوع اطالعات مربوط به شماره ذرهی مورد بررسی رویداد اولیه و رویداد رخداده در سلول را مشخص میکنند شروع میشوند سلولی که ترابرد ذره یا سطح از آن شروع شده میباشد )جدول (. I2 و یا J نوع اولین رویداد را برای هر تاریخچه 4

5 SUR BNK مشخص میکند. عبارات مختصر شده SRC مشخص میشود. عدد نوع برهمکنش برای فوتون با اعداد مربوط به رویداد اولیه ذخیره شده 2- و مشخص میشود که به ترتیب مربوط به COL و TER به ترتیب سطحی برخوردی و پایانی میباشند. خطی که مربوط به پراکندگی ناهمدوس و پراکندگی همدوس و فلوئورسانس و J I2 رویداد پایانی میباشد توسط عدد 3 یا برای تولیدزوج میباشند. جدول 4. جدول نوع رویداد خروجی کارتPTRAC Event type Location Variable ID Flag src bnk sur col ter I2 or J (2000+L) شکل. بخشی از خروجی کارت.PTRAC 9. محاسبه اندازه حجمک حجم کوچکی که میتوان فرض کرد الکترون تولیدی حاصل از برهمکنش فوتون در سوسوزن همه یا اکثر انرژی خود را در آن انباشته میکند حجمک نامیده میشود. محاسبه اندازه مناسب حجمک در هر مسئله پیش از ورود به فرآیند شبیهسازی مونت کارلو تابع پاسخ و به منظور صرفهجویی در زمان اجرای برنامه ضروری بهنظر میرسد. در صورت تعیین حجمک مرکز آن بهعنوان نماینده تمامی حجمی که نور سوسوزن درآن تولید میشود درنظرگرفته میشود ][. قابلیت محاسبه برد در اکثر کدهای چندمنظوره ترابرد ذرات وجود دارد. در کد MCNP محاسبه برد براساس تقریب کندشدگی پیوسته ( down CSDA: continuous slowing )approximation انجام میشود. در این دیدگاه فرض بر این است که آهنگ اتالف انرژی در هر نقطه از مسیر مساوی با توان توقف کل میباشد و از افتوخیزهای مقدار اتالف انرژی صرفنظر شده است. برد CSDA با انتگرالگیری از عکس توان توقف کل در بازه انرژی )انرژی نهایی ذره( تا E )انرژی ابتدایی ذره( بدست میآید. از آنجائیکه توان توقف کل( S(E آهنگ میانگین کل اتالف انرژی به ازای واحد طول 5

6 حبیبه قهرمانلو نیما قلعه غالمرضا اطاعتی مجتبی تاجیک سال دوم شماره 2 تابستان 934 (E e ) max محاسبه کرد. (E e ) max انرژی جنبشی در یک مسیر را نشان میدهد - S(E) طول مسیر میانگین به تا بازه انرژی ازای واحد اتالف انرژی خواهد بود. بنابراین برد CSDA که الکترونهایی است که از پسپراکندگی )پراکندگی در زاویه (E e ) max واحد آن g/cm 2 میباشد توسط انتگرال زیر بدست میآید: )θ=π پرتوهای گامای فرودی تولید شدهاند. برای پرتوهای گامای سزیم 3 برابر با 4keV است ]3[. جدول 5 کد MCNP )یا جدول R( CSDA 2 ستون دارد که مقادیر اصلی متناظر با شماره بازه انرژی انرژی برخورد تابش و توان توقف کل میشود )شکل 5(. بنابراین به راحتی میتوان برد الکترون را با استفاده از انتگرالگیری - S(E) در R CSDA برد محاسبه شده برای الکترونهای با انرژی /224g/cm 2 4keV میباشد و با توجه به چگالی NaI(Tl) که 3/g/cm 3 است مقدار نهایی برد الکترون برابر با /cm بدست میآید. شکل 5. بخشی از جدول 55 کد.MCNP به منظور بررسی تاثیر اندازه حجمک تابعپاسخ بر محاسبه تابعپاسخ تهیه شده و در آن اندازه حجمک مشخص شبیهسازی شده شکل زیردرنظر گرفته میشود )شکل (. در شده است نور سوسوزن در مرکز حجمک مربوط به این شکل فوتون گامای ورودی سه پراکندگی کامپتون را در برهمکنش تولید میشود. واضح است که اگر ابعاد حجمک به خارج میشود. نقطه از آن و انجام داده مورد نظر حجم اندازه کافی و بهدرستی کوچک انتخاب شود نقطه برهمکنش برهمکنش 2 نزدیک به مرز سوسوزن میباشد. این بدین معنی منطبق بر مرکز حجمک است )یعنی فاصله d مشخصشده در است که ممکن است الکترون پراکندهی انرژی کامپتون شکل زدیک به صفر است )شکل ((. اما حجمک کوچک جنبشی الزم برای خروج از سوسوزن را داشته باشد. این اثر حداقل دو مشکل ایجاد میکند: )( اجرای برنامه کامپیوتری که با عنوان اثر لبه )یا اثر دیواره( شناخته میشود ممکن است به دلیل اینکه در برنامه پسپردازش نور تولید شده در هر برای همه الکترونهای تولید شده توسط فوتون )الکترونهای حجمک باید جداگانه محاسبه شود افزایش خواهد یافت. تولید شده در اثر فوتوالکتریک و تولید زوج( رخ بدهد. در )2( اگر حجمک درنظرگرفتهشده کوچکتر از برد الکترون و شکلهای دو حجمک با اندازههای متفاوت درنظر باشد نور سوسوزن باید در دو یا چند حجمک تولید شود که گرفته شده است. اندازه حجمک باید از مرتبه برد الکترون به لحاظ عملی بسیار مشکل است. باشد. در فرآیند شبیهسازی نقاط برهمکنش توسط کارت تعیین میشود. در برنامه پس پردازشی که برای PTRAC

7 شکل. سه نقطه برهمکنش پرتو گاما در یک سلول سوسوزن. شکل. دو اندازه حجمک متفاوت مورد استفاده در مطالعات شبیهسازی. شکل 5.شکل فاصله.میان فاصله مرکز میان مرکز حجمک و حجمک نقطهو نقطه برهمکنش) d ( که برهمکنش) d ( که میتواند میتواند موجب عدم موجب عدم تطابق تطابق دادههای دادههای شبیهسازی و و تجربی تجربی گردد گردد dn/de MC-simulated response funtion with 000 voxels 8000 voxels همانطور که در شکل 3 دیده میشود مشارکت انرژی کل انباشته شده )محدوده زیر فوتوپیک( با کاهش تعداد حجمکها افزایش مییابد. این نتیجه را اینطور میتوان تفسیر کرد که در شکل نقطه 2 به مرکزحجمک نزدیکتر شده که در نتیجه آن اتالف نور در مرزها کاهش مییابد. اما در حجمکهای کوچکتر یا معادل آن تعداد زیاد حجمک انتقال در نقطه Energy (MeV) شکل بسیار ناچیز است. شکل 3. تاثیر اندازه حجمک بر روی تابع پاسخ شبیهسازی شده مونت کارلو.

8 حبیبه قهرمانلو نیما قلعه غالمرضا اطاعتی مجتبی تاجیک سال دوم شماره 2 تابستان 934. برنامه پسپردازشی MCNP-PHOTRACK پس از مشخص کردن مشخصات هندسی سوسوزن )و نوربر( ویژگیهای اپتیکی )که همگی وابسته به طول موج تابع پاسخ سوسوزن NaI(Tl) که در معرض فوتونهای گاما قرار گرفته است را نشان میدهد. در شکل نیز طیف نهایی نمایش داده شده است. هستند( تعداد حجمکها و تعداد فوتونهای نوری که در مرکز هر حجمک تولید میشوند کد PHOTRACK میتواند شدت فوتون نوری )که به آن وزن فوتونی اطالق میشود( را در هنگام رسیدن به سطح فوتوکاتد محاسبه کند ][. الزم به مختصات نقطه ذکر است تولید نور در داخل حجمک بر روی میزان تضعیف نور و نهایتا بر روی نتایج تاثیر میگذارد. اگر فرایند ترابرد نور برای تمام حجمکهای داخل سوسوزن انجام شود یک وزن میانگین نوری برای هر حجمک تخصیص مییابد و جدولی تحت عنوان جدول جستجو table( )look-up در اختیار کاربر قرار میگیرد. با استفاده از این جدول و نیز ضریب تبدیل خطی انرژی به نور )میدانیم شدت نور سوسوزن برای محدوده انرژی مورد نظر این پژوهش MeV) (Eγ<2 رابطه مستقیم )خطی( با انرژی انباشته شده الکترون دارد( نور کل رسیده به PMT را میتوان برای تک تک پرتوهای گاما محاسبه کرد. پهنای ارتفاع پالس ناشی از PMT نوفه الکترونیک و نظایر آن باید در شبیهسازی لحاظ شود. این پهنشدگی با اعمال یک تابع پیچش به نتایج خروجی کد MCNP-PHOTRACK صورت میگیرد. یک شکل 40. الگوریتم مدلسازی پاسخ سوسوزن NaI(Tl) به پرتو گاما با استفاده از کد تلفیقی.MCNP-PHOTRACK 8000 MCNP+PHOTRACK+gasdev 6000 dn/de Energy (MeV) پهنشدگی اضافی σ که متناسب با جذر ارتفاع پالس است) a E : که a یک پارامتر است( ]3[ به صورت تصادفی از ارتفاع پالس کسر یا به آن اضافه میشود )با استفاده از تابع ]2[. gasdev وقتی کل فرآیند ذکر شده برای فوتونهای گامای فرودی تکرار شود نمودار فراوانی وزن فوتونهای نور میتواند به عنوان معادل شبیهسازی طیف ارتفاع پالس سوسوزن ارائه شود. الگوریتم شکل مراحل مختلف تولید شکل 44. تابع پاسخ شبیهسازی شده مونت کارلو سوسوزن( NaI(Tl با استفاده از الگوریتم شکل 40.

9 همانطور که در شکل 2 قابل مشاهده است از آنجائیکه عامل بالقوه تفاوت میان نتایج شبیهسازی و تجربی باشد. این پراکندگیهای چندگانه کامپتون و اثر مواد محیطی در تفاوت را میتوان با اجرای برنامه کامپیوتری در هر نفطه شبیهسازی لحاظ نشده است مقداری عدم تطابق میان نتایج انباشت انرژی کاهش داد البته وقتی که زمان اجرای برنامه تجربی و شبیهسازی برای محدوده انرژی /4MeV به چشم کامپیوتری اهمیتی نداشته باشد. میخورد. معرفی حجمکها در شبیهسازی ترابرد نور میتواند شکل 42. مقایسه تابعپاسخ شبیهسازی شده مونت کارلو سوسوزن( NaI(Tl وقتی در معرض گاماهای چشمه سزیم 49 قرار گرفته با نتایج تجربی. 5. نتیجهگیری در این پژوهش تابعپاسخ آشکارساز سوسوزن NaI(Tl) به مهمترین مزایای استفاده ترکیبی از کد MCNP و کدهای ترابرد نورعبارتند از اینکه فایل ورودیMCNP را بر اساس چیدمان تجربی آزمایش میتوان تهیه و نیز مواد تشکیلدهنده پیکرهبندی آزمایش نیز در مسئله شبیهسازی در نظر گرفته میشود. همچنین استفاده از نوربر در اندازهها و شکلهای مختلف رنگشدگی سلول سوسوزن و نوربر از جمله فوتون گاما با استفاده ترکیبی از کارت PTRAC کد MCNP و کد ترابرد نورPHOTRACK شبیهسازی شد. برای این منظور انرژی انباشته شدهی فوتونهای گاما در سوسوزن توسط کارت PTRAC محاسبه شده و نور سوسوزن متناظر با آن به مواردی است که میتواند گرفته شود. منابع در اینگونه شبیهسازیها درنظر [] M. J. Berger, S. M. Seltzer, Response functions for sodium iodide scintillation detectors. Nucl. Instrum. Meth., 04 (2) , 972. [2] M. Ljungberg, S. E. Strand, A Monte Carlo program for the simulation of scintillation camera characteristics. Comput. Meth. Prog. Biomed., 29 (4), , 989. [3] J. C. Vitorelli, A. X. Silva, V. R. Crispim, E. S. da Fonseca, W. W. Pereira, Monte Carlo simulation of response function for a NaI (Tl) detector for gamma عنوان فایل ورودی کد PHOTRACK در نظر گرفته شد و طیف اولیه بدست آمد. مشارکت نوفه الکترونیک و حضور PMT میتواند با پیچش یک تابع گاوسی به طیف اولیه لحاظ شود که نتیجه آن یک پهنشدگی در طیف را به دنبال خواهد داشت. نتایج شبیهسازی همخوانی خوبی با نتایج تجربی داشت. 3

10 حبیبه قهرمانلو نیما قلعه غالمرضا اطاعتی مجتبی تاجیک سال دوم شماره 2 تابستان 934 using an MCNPX PHOTRACK hybrid code. Nucl. Instrum. Meth., A704, 04 0, 202. [9] G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurement. Wiley, 200. [0] A. S. Kirov et al., The three dimensional scintillation dosimetry method: Test for a 06 Ru eye plaque applicator. Phys. Med. Biol., 50 (3), 3063, [] N. Ghal Eh, M. C. Scott, R. Koohi Fayegh, M. F. Rahimi, A photon transport model code for use in scintillation detectors. Nucl. Instrum. Meth., A56 (), 6 2, [2] M. Ranjbar Kohan, G. R. M., Etaati, N. Ghal Eh, M. J. Safari, H. Afarideh, E. Asadi, Modelling plastic scintillator response to gamma rays using light transport incorporated FLUKA code. Appl. Rad. Isotop., 70 (5), , 202. rays from 24 Am/Be source. Appl. Rad. Isotop., 62 (4), , [4] T. Tomitani, A model of optical reflection on rough surface and its application to Monte Carlo simulation of light transport. IEEE Trans. Nucl. Sci., 43 (3), , 996. [5] F. Falk, P. Sparrman, A computer method for the evaluation of the optical properties of scintillation detector assembles. Nucl. Instrum. Meth., 85 (2), , 970. [6] S. Zare, N. Ghal Eh, E. Bayat, On timing response improvement of an NE23 scintillator attached to two PMTs. Rad. Phys. Chem., 90, 6 0, 203. [7] J. K. Shultis, R. E. Faw, An MCNP primer. Dept. of Mechanical and Nuclear Engineering, Kansas State University, Manhattan, USA, [8] M. Tajik, N. Ghal Eh, G. R. Etaati, H. Afarideh, Modelling NE23 scintillator response to neutrons

11 JRNT Journal of Radiation and Nuclear Technology Journal of Radiation and Nuclear Technology Journal of Radiation and Nuclear Technology / Vol. 2 / No. 2 /summer 205 Light-transport incorporation to MCNP s PTRAC card for modeling sodium iodide scintillator response to gamma rays H. Ghahremanloo, N. Ghal-Eh 2, *, G. R. Etaati 3, M. Tajik 4. M.Sc. Graduate, School of Physics, Damghan University, Damghan, Iran 2. Associate Professor, School of Physics, Damghan University, Damghan, Iran 3. Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran 4. Assistant Professor, School of Physics, Damghan University, Damghan, Iran * Corresponding author s ghal-eh@du.ac.ir Received: 3/2/205 - Accepted: 9/6/205 ABSTRACT The paper presents the detailed procedure for generating the response function of sodium iodide scintillator when exposed to mono-energetic gamma rays. The deposition energies of incident gamma rays within the scintillator are calculated using the PTRAC card of the MCNP code, whilst the scintillation light transport simulation is undertaken with PHOTRACK code. Finally, an extra broadening is utilized to produce a simulated response function that is comparable with experimental pulse-height distribution of the NaI(Tl) detector. Keywords: NaI(Tl) scintillator, PTRAC, MCNPX, PHOTRACK