Оцінювання впливу різних факторів на невизначеність моделювання світлозбирання у сцинтиляторах
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2022.263908Ключові слова:
сцинтилятор; світлозбирання; моделювання за методом Монте-Карло; програма DETECT2000; уніфікована модель поверхні “unified”; прецизійність; невизначеність за типом ААнотація
Роботу присвячено оцінюванню статистичної невизначеності моделювання за методом Монте-Карло процесу перенесення світла у сцинтиляторах NaI(Tl) та BGO з урахуванням впливу заданих властивостей. Застосовувалася програма DETECT2000 з використанням уніфікованої моделі поверхні “unified”, яка дає найкраще наближення до реальних поверхонь. Вона представляє поверхню у вигляді мікрограней та створює можливість задавати різні співвідношення компонентів відбитого світла за допомогою відповідних вагових коефіцієнтів. Модель дозволяє задавати ефективну дзеркальність поверхні та дає гарний збіг розрахункових значень коефіцієнтів світлозбирання з літературними даними. Під час моделювання процесу перенесення світла для кожного світлового фотона із заданої кількості простежувалася їхня “доля” від моменту появи у сцинтиляторі до моменту проходження через його вихідне вікно. Коефіцієнт світлозбирання визначався як відношення числа фотонів, що пройшли через вихідне вікно, до заданого числа фотонів, що випромінюються. Задавалися різні значення: числа фотонів, що випромінюються, коефіцієнтів оптичної прозорості та частки дифузного відбиття поверхні. Багаторазове повторення процесу моделювання для різноманітного набору заданих властивостей дозволило оцінити прецизійність та невизначеність, що розрахована за типом А, для моделювання коефіцієнта світлозбирання різних можливих варіантів. Знайдено, що показники прецизійності та невизначеності за типом А моделювання зменшуються зі збільшенням статистики фотонів, що випромінюються, та збільшуються при зменшенні прозорості та частки дифузного відбиття.
Посилання
Toporets A.S. Optika sherokhovatoy poverkhnosti [Rough surface optics]. Leningrad, Mashinostroyenie Publ., 1988. 191 p. (in Russian).
Tsirlin Yu.A. Svetosobiraniye v stsintillyatsionnykh schetchikakh [Light collection in scintillation counters]. Moscow, Atomizdat Publ., 1975. 264 p. (in Russian).
Derenso S.E., Rilers J.K. Monte Carlo calculations of the optical coupling between bismuth germanate crystals and photomultiplier tubes. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1982, NS-29, no. 1, pp. 191−194.
Carrier C., Lecomte R. Theoretical modeling of light transport in rectangular parallelepipedic scintillators. Nucl. Instr. Meth., 1990, A292, no. 3, pp. 685−692.
Tarasov V. et al. Light collection simulation in the scintillation detectors of short-range radiation. Functional materials, 2010, vol. 17, no. 1, pp. 100−106.
Kilimchuk I.V., Tarasov V.A., Vlasova I.D. Study of light collection as a function of scintillator surface roughness. Radiation Measurements, 2010, vol. 45, issues 3−6, pp. 383−385.
Cayouette F., Moisan C., Zhang N., Thompson C.J. Monte Carlo modeling of scintillator сrystal performance for stratified PET detectors with DETECT2000. IEEE Trans. Nucl. Sci., 2002, vol. 49, no. 3, pp. 624−628. doi:10.1109/TNS.2002.1039539
Knoll G.F., Knoll T.F., Henderson T.M. Light collection in scintillation detector composites for neutron detection. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1988, vol. 35, no. 1, pp. 872−879.
Butikov Ye.I. Optika: Uchebnoye posobiye dlya vuzov [Optics: Textbook for universities]. N.I. Kaliteevsky (Ed.). Moscow, 1986. 512 p. (in Russian).
Levin A., Moisan C., A More Physical Approach to Model the Surface Treatment of Scintillation Counters and its Implementation into DETECT. TRI-PP-96-64, Oct 96. Рresented to the 1996 IEEE Nuclear Science Symposium of Anaheim. Available at: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/29/030/29030591.pdf
Globus M.Ye., Grinov B.V. Neorganicheskiye stsintillyatory. Novyye i traditsionnyye materialy [Inorganic scintillators. New and traditional materials]. Kharkov, Akta Publ., 2001. 408 p. (in Russian).
State standard of Ukraine ISO 5725-2:2005. Accuracy (correctness and precision) of measurement methods and results. Part 2 (GOST ISO 5725-2-2003, IDT). Kyiv, 2006. 50 p. (in Ukrainian).
State standard of Ukraine RMG 43:2006. Metrology. Application of “Expression guide measurement uncertainty” (RMG 43-2001, IDT). Kyiv, 2006. 18 p. (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.