Calculation of the Effective Energy Release Centerʼs Position of Inorganic Scintillation Detectors for Calibration at Small “Source–Detector” Distances

Abstract

Неорганические сцинтилляционные детекторы широко используются для измерения мощности дозы в окружающей среде благодаря их высокой чувствительности к фотонному излучению. Отличительной особенностью при использовании таких детекторов является необходимость учёта положения эффективного центра энерговыделения. Эта особенность актуальна при использовании средств измерений с неорганическими сцинтилляционными детекторами в качестве рабочих эталонов при калибровке на малых расстояниях «источник–детектор» в условиях низкофоновой камеры или установки с защитой от внешнего фона гамма-излучения в диапазоне мощностей доз от 0,03 до 0,3 мкЗв/ч (мкГр/ч). Целью данной работы являлся расчёт положения эффективного центра энерговыделения сцинтилляционных NaI(Tl) детекторов и его учёт при работе на малых расстояниях «источник‒детектор». Предложен оригинальный метод определения положения эффективного центра энерговыделения при облучении боковых и торцевых поверхностей неорганического сцинтилляционного детектора параллельным потоком гамма-излучения и точечными источниками гамма-излучения на малых расстояниях «источник‒детектор» с использованием методов Монте-Карло. Представлены результаты расчёта положения эффективного центра энерговыделения детекторов на основе NaI(Tl) «популярных» размеров для случаев параллельного потока гамма-излучения и точечных источников гамма-излучения на малых расстояниях «источник‒детектор». Приведены функциональные зависимости положения эффективного центра энерговыделения детекторов на основе NaI(Tl) кристаллов от расстояния до точечных источников гамма-излучения и энергии источников гамма-излучения. В результате исследования установлено, что для сцинтилляционных NaI(Tl) детекторов небольших размеров (например, Ø25×40 мм или Ø40×40 мм) точечный источник гамма-излучения, находящийся на расстоянии 1 м и более, создаёт поле излучения, не отличающееся по характеристикам от поля излучения, которое создаёт параллельный поток гамма-излучения. Показано, что приближение точечного источника гамма-излучения к поверхности сцинтилляционного детектора приводит к смещению положения эффективного центра энерговыделения к поверхности детектора.