Dozimetrie směsných polí neutronů a fotonů

PhDr. Mgr. Aleš JANČÁŘ

Doctoral thesis

Dosimetry of the Mix Fields of Neutrons and Photons

Abstract:

Disertační práce je rozdělena do dvou částí - teoretické a experimentální. Teoretická část je zaměřena na fyziku ionizujícího záření, popisuje fyzikální principy a metody detekce ionizujícího záření. Významná část je věnována vývoji měřidla příkonu prostorového dávkového ekvivalentu neutronů. Teoretická část zahrnuje Monte Carlo simulace odezvy neutronů a fotonů ve směsných polích ionizujícího záření. Simulace jsou orientovány na produkci neutronů vytvářených na terči cyklotronu reakcí 18O (p, n) 18F, spektrální rozložení hustoty toku neutronů a spekter impulsů světelné odezvy na monoenergetické neutrony pro detektor s kapalným scintilátorem NE -213. Experimentální část navazuje na Monte Carlo simulace provedené v poli neutronového a fotonového záření. Experimenty prováděné s prototypem dozimetrického měřidla příkonu prostorového dávkového ekvivalentu neutronů jsou zaměřeny především na zjištění fyzikálních parametrů při zkouškách linearity přístroje, stanovení vlastního pozadí, měření energetické závislosti, statistické fluktuace, zjištění odezvy měřidla na neutronové a fotonové záření, zkoušky teplotní stability, apod. Navazující experimenty byly provedeny s digitální měřící kartou ve spojení s detektory NE-213 a Stilbene v prostorách cyklotronu firmy IBA, typ 18/9. Experimenty jsou zaměřeny na zjištění spektrální hustoty toku neutronů a na stanovení spektra četnosti impulsů deponované energie. Příkon fluence termálních neutronů uvnitř měřícího kanálu grafitové prismy byl experimentálně změřen pomocí proporcionálního detektoru připojeného do nově vyvinuté digitální měřící karty. Referenční příkon fluence termálních neutronů byl zjištěn metodou aktivace zlatých fólií. V závěrečné experimentální části se zabýváme porovnáním parametrů (PSD,FOM) u scintilačních detektorů EJ-299-33 a BC-501A (NE-213) v poli neutronového záření na Van de Graaffově urychlovači, ve spojení s nově vyvinutou digitální měřící kartou.

Abstract:

This doctoral thesis is divided into two parts - theoretical and experimental. The theoretical part is focused on the physics of ionizing radiation. The theoretical part describes the physical principles and methods of radiation detection. A significant part is dedicated to the development of neutron ambient dose rate equivalent meter. The theoretical part includes Monte Carlo simulation neutrons and photons in the mixed radiation fields. The simulations are focused on the production of neutrons generated in the target of the cyclotron by the reaction 18O (p, n) 18F, spectral density distribution of the neutron flux and spectra pulses of the light response of the monoenergetic neutrons with radiation detector type NE-213. The experiments were done with a prototype of neutron ambient dose rate equivalent meter. These experiments are focused on determination of physical parameters such as the linearity test, self-background determination, energy curve response, statistical fluctuations, response of meter in the neutron radiation filed with 252Cf and 137Cs sources, temperature stability tests, etc. The related experiments were performed with radiation detectors NE-213 and Stilbene connected into the newly developed digital spectrometric card in the laboratory of IBA cyclotron type 18/9, Masaryk Oncological Institute Brno. These experiments were intended to determine the spectral density of the neutron flux and spectra count rate of deposited energy. The thermal neutron fluence rate in the measuring channel of graphite pile was experimentally determined by using a proportional radiation detector connected into the newly developed digital spectrometric card. The thermal reference neutron fluence rate was determined by the method of activating gold foils. In the final experimental part we studied the comparison of parameters (PSD, FOM) for scintillation detectors type EJ-299-33 and NE-213 with connection into the newly developed spectrometric card in neutron radiation field generated by the Van de Graaff accelerator.

Keywords

Scintilační detektory, Neutronové urychlovače, PSD pulsní tvarová diskriminace, Digitální zpracování signálů, Rychlá digitální karta

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 9. 2015

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Applied Physics