بهینه‌سازی و ارزیابی چینش PMTها در آشکارساز سوسوزن پلاستیکی بزرگ به منظور استفاده در آشکارسازهای حساس به مکان با استفاده از Geant4

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- گروه مهندسی هسته‌ای، دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف 2- پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

2 مدیر گروه مهندسی هسته ای- دانشکده مهندسی انرژی- دانشگاه صنعتی شریف

3 پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ـ ایران

4 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده کاربرد پرتوها

چکیده
این مطالعه به ارزیابی و بهینه‌سازی چینش PMTها در آشکارساز سوسوزن پلاستیک صفحه‌ای با هدف استفاده در آشکارسازهای حساس به مکان برای تعیین موقعیت چشمه‌های پرتوزا می‌پردازد. به ‌منظور تحقق این هدف، فرآیندهای نوری سوسوزنی در آشکارساز با استفاده از شبیه‌سازی‌ها در کد مونت کارلو Geant4 مدل‌سازی و تحلیل شده‌اند. در این پژوهش، سه نوع چینش مختلف PMT شامل چینش مرکزی (قرار دادن PMTها در مرکز چهار وجه آشکارساز)، چینش نامتقارن (چینش غیریکنواخت PMTها با فاصله‌های متفاوت) و چینش گوشه‌ای (قرار دادن PMTها در گوشه‌های آشکارساز) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل‌های آماری نشان می‌دهد که چینش اول بهترین عملکرد را با خطاهای پایین RMSE=1.51 cm)، MAE=1.26 cm، MRE=7.03 % و ضریب همبستگی (R=0.997 ارائه داده است. چینش‌های دوم و سوم در مقایسه با چینش اول دقت کمتری در تعیین موقعیت چشمه دارند. این یافته‌ها بیانگر آن است که پیکربندی بهینهPMT ها می‌تواند دقت و کارایی سیستم‌های آشکارساز را بهبود بخشد و به‌ ویژه در کاربردهای حساس به مکان برای شناسایی و مکان‌یابی چشمه‌های پرتوزا مؤثر باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimization and Evaluation of PMTs Arrangement in Large Plastic Scintillators for Position-Sensitive Detectors Using Geant4

نویسندگان English

javad kochakpour 1
Seyed Abolfazl Hosseini 2
Ali Taheri 3
Mojtaba Askari 4
1 1- Department of Energy Engineering, Sharif University of Technology 2- Radiation Applications Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute
2 Department of Energy Engineering, Sharif University of Technology
3 Radiation Applications Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box:14155-1339 Tehran, Iran
4 Nuclear science and technology research institute
چکیده English

This study focuses on evaluating and optimizing the arrangement of photomultiplier tubes (PMTs) in a plate plastic scintillator detector for applications in position-sensitive detection of radioactive sources. To achieve this, scintillation light processes within the detector were modeled and analyzed using Monte Carlo simulations implemented in the Geant4 toolkit. The research examines three distinct PMT configurations: a central configuration (PMTs placed at the center of each side of the detector), an asymmetric configuration (PMTs arranged unevenly with varying distances across the detector surface), and a corner configuration (PMTs positioned at the corners of the detector). Statistical analysis of the results indicates that the central configuration yields the best performance, with minimal errors: RMSE = 1.51 cm, MAE = 1.26 cm, MRE = 7.03%, and a correlation coefficient R = 0.997. In comparison, the second and third configurations demonstrate reduced accuracy in source localization. These findings suggest that an optimized PMT configuration can significantly enhance the precision and efficiency of detection systems, making them particularly effective for spatially sensitive applications in identifying and localizing radioactive sources.

کلیدواژه‌ها English

Large Plastic Scintillator
Geant4-toolkit
Position-Sensitive Detector
Scintillation Light Processes
Photomultiplier Tube (PMT)

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 دی 1403