КАЛИБРОВКА АКТИВНОСТИ В 2Π ЭТАЛОННОГО БЕТА ИСТОЧНИКА 6С0 С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ GEANT4
Конференция: LXXX Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
Секция: Физика атомного ядра и элементарных частиц
LXXX Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
КАЛИБРОВКА АКТИВНОСТИ В 2Π ЭТАЛОННОГО БЕТА ИСТОЧНИКА 6С0 С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ GEANT4
CALIBRATION OF 2Π ACTIVITY OF THE REFERENCE BETA SOURCE 6C0 USING GEANT4 SOFTWARE
Vasily Lavsky
Leading engineer, Specialized Scientific Research Institute of Instrument Engineering (JSC "SNIP"), Russia, Moscow
Elena Samoilova
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Technical Mechanics and Mechatronics, Institute of Mechanical Engineering, Materials Science and Transport Saratov State Technical University named after Yuri Gagarin, Russia, Saratov
Аннотация. В данной статье приведена калибровка активности в 2π эталонного бета‑источника 6С0 для проведения последующего моделирования отклика счетчика СИ502БГ.
Abstract. This article presents the calibration of the 2π activity of the 6C0 reference beta source for subsequent modeling of the SI502BG counter response.
Ключевые слова: эталонный источник 6С0, Geant4.
Keywords: reference source 6C0, Geant4.
В настоящее время все большую популярность в научных кругах набирает моделирование физических процессов, предсказание которых посредством проведения инженерных расчетов довольно трудоемко. В атомной отрасли, в частности, в области детектирования ионизирующих излучений, моделирование физических процессов носит по большей части прикладной характер.
Разработанное устройство должно соответствовать всем своим заявленным параметрам, которые должны подтверждаться при проведении испытаний, однако проведение натурных испытаний для некоторых устройств не просто дорого, но и крайне затруднительно с технической точки зрения. В таких случаях вместо проведения испытаний технический параметр подтверждается путем выполнения инженерных расчетов с последующим проведением моделирования. В ядерной физике моделирование выполняется в таких программах как Geant4 [1], FLUKA и MCNP.
Зачастую, для обработки полученных результатов используют программу ROOT [2], которая на настоящий момент является платформой для обработки данных в физике высоких энергий.
Задача моделирования состоит в калибровке активности эталонного бета‑источника 6С0 для подготовки к последующей калибровки модели путем сравнения отклика счетчика СИ502БГ с ранее полученными экспериментальными данными.
В данной работе представлены результаты, которые были получены при моделировании эксперимента по получению средней скорости счета на выходе со счетчика СИ502БГ при помещении его возле активной области эталонного бета‑источника 
, имеющего нуклидный состав 
и 
.
Ввиду того, что в используемом ПО отсутствует привязка к реальному времени, калибровка активности эталонного источника 6С0, изображенного на рис.1, заключается в определении времени проведения измерения.
Для калибровки активности эталонного источника 6С0 вплотную к нему устанавливался чувствительный объем, как это показано на рис.2. Указанный чувствительный объем был описан исключительно с целью калибровки активности эталонного источника в 2π. После определения времени измерения указанный чувствительный объем исключался из конструктива модели.
В процессе определения времени измерения в конструкции эталонного источника генерировалось два бета‑спектра, максимальные энергии которых соответствовали максимальным энергиям распада Sr90 и Y90. Ввиду того, что указанные нуклиды находятся в радиационном равновесии и их активности равны, генерировалось одинаковое количество бета‑частиц для каждого из спектров. Нуклиды Sr90 и Y90 находятся в радиационном равновесии в соответствии с приведенными реакциями: 
и 
, причем T1/2(Sr90) = 28,79 лет и T1/2(Y90) = 64 часа.
Рисунок 1. Фотография эталонного бета‑источника 6С0 со стороны активной области
При расчете времени измерения количество событий, зарегистрированных в чувствительном объеме, делилось на активность используемого эталонного бета‑источника 6С0 в 2π. Учитывались только события, имеющие энергию 50 кэВ или выше. Таким образом:
, (1)
где:
– время измерения; 
– количество электронов, попавших в чувствительный объем для калибровки эталонного источника 6С0 и имеющих энергию больше 50 кэВ; 
– активность используемого эталонного бета‑источника 6С0.
Рисунок 2. Схематичное изображение калибровки эталонного источника 6С0 [3], где: 1 – алюминиевая подложка, представляющая собой основу конструкции эталонного источника, 2 – активная область источника, где происходит генерация бета‑спектров, 3 – алюминиевая герметизирующая фольга, 4 – объем для калибровки активности эталонного источника 6С0
Для уменьшения погрешности моделирования при калибровке чувствительного объема счетчика СИ502БГ было принято решение о необходимости введения условия 
, при выполнении которого набирается достаточная статистика для оптимально точной калибровки модели. После компиляции модели был визуализирован спектр, обозначенный на рис.3, отобраны события и высчитано время измерения , которое указано в Таблице 1.
Таблица 1.
Результат калибровки активности эталонного источника 6С0 в 2π
|
N0(Sr90) |
N0(Y90) |
Nгенератор |
A6С0, с-1 |
tизм, с |
|
108 |
108 |
30812571 |
1,153·104 |
2 672,4 |
Рисунок 3. Спектр бета-частиц, полученный на выходе с эталонного бета‑источника 6С0, при генерации внутри активной области 108 электронов для каждого нуклида (Sr90 и Y90)
Вывод
В процессе моделирования эталонного бета‑источника 
, содержащего нуклиды и , удалось реализовать генерацию бета‑спектра, энергетический спектр которых соответствует форме реального бета‑спектра от эталонного бета‑источника. Таким образом можно утверждать, что модель подготовлена к проведению калибровки.
