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Calculation of the gamma-ray detection efficiency of annular and well-type sodium iodide crystals

1965; Pergamon Press; Volume: 16; Issue: 12 Linguagem: Inglês

10.1016/0020-708x(65)90069-4

1878-1284

Umesh Mishra, S.S. Brar, P.F. Gustafson,

Radioactivity and Radon Measurements

Calculations of the detection efficiency of annular and well-type sodium iodide scintillation crystals have been made for some of the commercially available sizes in the energy range from 0.1 to 6 MeV. The detection efficiency figures reported here are obtained from geometrical considerations using values of mass absorption coefficients available in the literature. The values for 6–100 MeV energy range can be estimated from the values reported here by the method described. For annular crystals, calculations were made for different outer dimensions with a fixed diameter of the annulus. The results indicate the effects of outer diameter and length of the annular ring upon the efficiency in various energy regions and thus are helpful in selecting a suitable annular crystal for use with a given central detector. For well-type crystals, the effects of well dimensions for a given outer geometry and source position inside the well are given. The effect of source position inside the well for a crystal of fixed dimensions is also discussed. All the calculations were made for a point source on the axis of the crystal using either 19-point or 25-point Weddle Rule for numerical integrations and an IBM-1620 computer for calculations. Where possible, results have been compared with those obtained by other investigations. Des calculs de l'efficacité de la détection au moyen des cristaux annulaires et des cristauz à puits de scintillation sodium-iodure ont été faits pour quelques-uns des tailles procurables commercialement dans le champs d'energie de 0,1 à 6 MeV. Les chiffres de detection de l'efficacité presentes ici sont obtenus de considerations geometriques en employant les valeurs des facteurs d'absorption massiques accessibles dans la litterature. Les valeurs pour le champs d'energie 6–100 MeV peuvert etre calculees a partir des valeurs rapporteés ici par la methode decrite. Pour les cristaux annulaires, les calculs ont été faits pour des dimensions exterieures differentes, avec un diametre fixe de l'annulus. Les resultats indiquent les effets du diametre exterieur et de la longueur de l'anneau annulaire sur l'efficacité pour des champs d'energie divers et sont donc utiles dans le choix d'un cristal annulaire convenable pour l'emploi avec un detecteur central donné. Pour les cristaux à puits on a represente les effets des dimensions du puits pour une geometric exterieure donnée et une position source fixes au dedans du puits. L'on discute aussi l'effet de la position du source au dedans du puits pour un cristal de dimensions fixes. Tous les calculs ont été faits pour un point source sur l'axe du cristal ou employant une Règle Weddle, on 19-point ou 25-point, pour les integrations numeriques et un computateur IBM-1620 pour les calculs. Quand possible, les resultats ont été comparés avec ceux obtenus par d'autres investigations. ПoдcЧeTы эффeкTиBNocTи oбNapyжeNия кoльцeBыч и cциNцллиpyющич кpиcTaллoB c кaNaлoM иoдиcToгo NaTpия были пpoBeдeNы для NeкoTopыч, иMeющичcя B пpoMьшлeNNocTи, paзMepoB B диaпaзoNe эNepгии oT 0,1 дo 6 MeгaэлeкTpoNBoльT. ПpиBeдeNNыe здecь пoкaзaTeли эффeкTиBNocTи oбNapyжeNия пoлyЧaюTcя из гeoMeTpиЧecкич пpeдпoлoжeNий, иcпoльзyющич BeлиЧы кoэффициeNToB пoглaщeNия Bo BceM oбъeMe, кoTopыe NaчoдяTcя B лиTepaType. BeлиЧиNы для диaпaзNa эNepгии гaMMa-излyЧeNия oT 6 дo 100 Meгaэлeк-TpoNBoльT MoгyT быTь oцeNeNы пo BeлиЧNaM, пpиBeдeNNыM здecь, пpи пoMoщи oпиcaNNoгo MeToдa. Для кoлыцeBыч кpиcTaллoB paccЧeTы были пpoBeдeNы пpи paзлicy;ЧNыч BNeшNич paэMepaч c пocToяNNыM диaMeTpoM кoлыьцeBoгo пpocTpaNcTBa. PeзyлыTaTы oпpeдeляыT BлияюT BNeшNeгo дNaMeгpa N кoльцeBoгo ядpa Na зффeкTиBNocTь B paзлиЧNыч oблacTяч эNepгии и TaкиM oбpaзoM пoMoгaюT пpи Bыбope пoдчoдящeгo кoльцeBoгo кpиcTaллa для иcпoльзoBaNия eгo c дaNNыM цeNTpaльNыM дeTeкTopoM. Для кpиcTaллoB c кaNaлoM дaeTcя Bлияиe paзMepoB кaNaлa пpи дaNNoй BNeшNeй гeoMTpии и пoлoжeNии иcToЧNикa BNyTpи кaNaлa. Taкжe oбcyждaeTcя BлияNиe пoлoжeNия иcToЧNикa BNyTpи кaNaлa для кpиcTaллoB c пocToяNNыMи paзMepaMи. Bce paccЧeTы cдeлaNы для ToЧeЧNoгo иcToЧNкa Na ocN кpиcTaллa, пpиMeNяя либo 19-ToЧeЧNoe, либo 25-ToЧeЧNoe пpaBилo Beддeлa для яиcлeNNoгo иNTepпoлpoBaNия и cяeTNo-peшaюшee ycTpoйcBo ИDJM-1620 для пoдcЧeToB. TaM, гдe BoзMoжNo, peзyльTaTы coпocTaBляюTcя c TeMи, кoTopыe пoлyЧeNы пpи пoMoши дpyгич иccлeдoBaNий. Berechnung der γ Strahlnachweisempfindlichkeit einiger Ring- und Bohr-lochförmigen Natriumjodid Szintillationskristallen handelsüblicher Grösse wurden im den Energiebereich von 0,1–6 MeV ausgeführt. Die hier angeführten Empfindlichkeitszahle n wurden aus geometrischen Betrachtungen mit Gebrauch von veröffentlichten Massenabsorptions koeffizienten gewonnen. Die entsprechenden Werte für den γ Energiebereich 6–100 MeV konnen aus den hier mitgeteilten Zahlen mittels der hier beschriebenen Methode berechnet werden. Für die ringförmigen Kristallen wurden die Rechnungen für verschiedene äussere Abmessungen bei einem festen Ringdurchmesser ausgeführt. Die Ergebnisse zeigen den Einfluss des äusseren Durchmessers und Länge des Ringes auf die Nachweisempfindlichkeit in verschieden Energiebereichen und sind deshalb bei der Wahl eines passenden ringförmigen Kristalls zu einem gegebenen zentralen Detektor nützlich. Im Falle von Bohrlochkristallen wurden die Auswirkengen der Lochabmessung bei fester äusserer Geometrie und Lage der Quelle innerhalb des Loches auf die NWE besprochen. Der Einfluss der Quellenlage innerhalb des Loches für ein Kristall fester Abmessungen wird auch erörtert. Alle Berechnungen beziehen sich auf eine Punktquelle auf der Kristallaxe. Für die numerische Integration wurde entweder die 19-Punkt oder 25-Punkt Weddle Regel benutzt, mit Zuhilfenahme einer IBM-1620 Rechenmaschine. Woimmer möglich, wurden die Ergebnisse mit denen andere Forscher verglichen.