Luận văn Khảo sát sự phụ thuộc hiệu suất ghi vào kích thước hình học của detecter nhấp nháy bằng phương pháp Monte Carlo

cell n khác với cell j. Trong định nghĩa hình học, số mặt cùng với dấu biểu thị vùng mà ở phía trên đó của mặt các điểm có chiều được chỉ thị (dấu cộng chỉ chiều dương và dấu trừ chỉ chiều âm). Cell được xác định bởi toán tử giao, toán tử hợp và phần bù. 2.2.3.2. Surface cards. Surface cards là phần định nghĩa mặt hình học. Mặt được định nghĩa bằng phương trình tổng quát trong không gian vuông góc ba chiều. Cú pháp: j n a list Trong đó: j là số mặt, dấu “*” cho mặt phản xạ và dấu “+” cho mặt trong suốt. n: không có hoặc số 0 là không chuyển trục tọa độ, nếu n > 0 là số mặt bị chuyển trục, nếu n < 0 chỉ số mặt j lặp lại mặt n. a: kí hiệu loại mặt . list: các số đánh vào từ phương trình định nghĩa mặt. Phương trình mặt trong MCNP: Kí hiệu Loại mặt Phương trình Chỉ số(list) P Mặt phẳng Ax + By + Cz – D = 0 ABCD PX X – D = 0 D PY Y – D = 0 D PZ Z – D = 0 D SO Mặt cầu x2 + y2 + z2 – R2 = 0 R S (x- x )2 +(y– y )2+(z - z )2 – R2 = 0 x y z R SX (x- x )2 + y2 + z2 – R2 = 0 x R SY x2 + (y– y )2 + z2 – R2 = 0 y R SZ x2 + y2 + (z - z )2 -R2 = 0 z R C/X Mặt trụ (y– y )2+(z - z )2 – R2 = 0 y z R C/Y (x- x )2 + (z - z )2 – R2 = 0 x z R C/Z (x- x )2 + (y– y )2 – R2 = 0 x y R CX y2 + z2 – R2 = 0 R CY x2 + z2 – R2 = 0 R CZ x2+ y2 – R2 = 0 R K/X Mặt nón       0xxtzzyy 22  x y z t21 K/Y       0yytzzxx 22  x y z t21 K/Z       0zztyyxx 22  x y z t21 KX   0xxtzy 22  x t21 KY   0yytzx 22  y t21 KZ   0zztyx 22  z t21 SQ Elipsoid Hyperboloid Paraboloid A(x- x )2+B(y– y )2+C(z- z )2 +2D(x- x )+2E(y– y )+2F(z- z )+G =0 ABCDE FG x y z GQ Trụ Nón Hyperboloid Paraboloid Ax2 + By2 + Cz2 + Dxy + Eyz + Fzx + Gx + Hy + Jz + K =0 ABCDE FGHJK Như vậy, một điểm (x,y,z) được định nghĩa là có chiều dương đối với một mặt khi biểu thức của mặt tại (x,y,z) là dương và ngược lại. Thông thường các hình trụ, cầu, cone, và torus thì mặt trong âm (-), ngoài dương (+). 2.2.3.3. Data cards. Data card là phần còn lại đưa vào file input sau một dòng trống của định nghĩa mặt. Tất cả các cards input khác đều có thể được đưa ra trên data cards.  Source card Bảng 2.1: phương trình mặt trong MCNP Vì các bài toán vật lý hạt nhân đều liên quan đến nguồn phát nên MCNP cho phép người dùng mô tả nguồn ở các dạng khác nhau:  Nguồn tổng (SDEF: general source)  Nguồn mặt (SSR/SSW: surface source)  Nguồn tới hạn (KCODE: Criticality source)  Nguồn điểm (KSCR: Source points)  User-supplied: - Năng lượng (Energy) - Thời gian (Time) - Hướng (Direction) u v w - Vị trí (Position) x y z - Loại hạt (Type particle) - Trọng lượng (Weight) (cell/surface nếu có). Cú pháp: SDEF Source variable = giá trị mô tả. Source variable gồm có: POS = x y z mặc định 0 0 0 CEL: số cel ERG mặc định 14 MeV WGT mặc định 1 TME mặc định 0 PAR n, n p, n p e, p, p e và e; =1 cho neutron, = 2 cho photon, = 3 cho electron. Ngoài ra còn có các phần hỗ trợ cho Source card:  SIn card (source information): thông tin về nguồn. Cú pháp: SIn option Ii…….Ik (entries) Dòng trống hoặc: n: số phân bố (n = 999) option h:chỉ cell nguồn (histogram bin boundaries) l: nhiều cell nguồn rời rạc a: nguồn điểm s: số phân bố kế tiếp Mặc định: SIn h Ii…..Ik  SPn, SBn cards SPn card (source probability): xác suất nguồn. SBn card (source bias): xu hướng nguồn. Cú pháp : SPn option Pi…..Pk Hoặc SBn f a b n: là số phân bố option = D cho phân bố H hoặc L trên SI card Pi....Pk xác suất giữa nhiều nguồn c: số cell phân bố tích lũy v: số cell phân bố tỉ lệ với thể tích. f, a, b là các tham số.  DSn card (Dependent source): nguồn phụ thuộc. Cú pháp : DSn option Dòng trống hoặc : h: Values for continuous distribution i: Discrete values s: Distribution numbers t: Independent value or dependent value q: Independent value or distribution number Số hạt gieo (Problem cutoff) nps Độ quan trọng (Variance redution) imp:p Xử lý cân bằng nhiệt và năng lượng (Energy and thermal treatment).  Mode Card Cú pháp: Mode x1 …x2 x=n, tính cho neutron x=p, tính cho photon x=e, tính cho electron Mode Card mặc định là n nếu vắng mặt. Có thể tính kết hợp:Mode n (mặc định), Mode n p, Mode n p e, Mode p, Mode p n, Mode p e, Mode p n e, Mode e, Mode e p, Mode e p n.  Mn Card (Material specification Card): mô tả vật chất. Phần này trình bày mô tả vật liệu được lấp đầy trong cell: Cú pháp: ZAID1 fraction1ZAID2 fraction2 ZAIDi = ZZZAAA.nnX, với ZZZ là nguyên tử số, AAA là nguyên tử khối, nn là tiết diện tương tác, X là hạt đến. Fractioni : Pos = atomic fraction of ZAIDi Neg = weight fraction of ZAIDi Nếu bài toán không liên quan đến neutron, AAA có thể viết 000 và nnX bỏ đi, MCNP không phân biệt giữa nguyên tố thiên nhiên và đồng vị, chỉ bị ảnh hưởng bởi mật độ vật liệu. Fraction: mô tả thành phần số hạt trong một phân tử hay một đơn vị vật liệu, tổng các thành phần bằng 1.  IMP: n Card Trong mỗi cell phải có “ importance”, sử dụng cho độ quan trọng trong cell. Độ quan trọng của cell bằng 0 chỉ cell đó ở ngoài thường là 0 và có thể đưa vào trong khối data card.  Tally card Người sử dụng có thể dùng các Tally (phương pháp tính) khác nhau liên quan đến dòng hạt, thông lượng hạt, năng lượng mất mát... Các Tally trong MCNP đã được chuẩn hóa cho một hạt khởi phát, ngoại trừ một vài trường hợp đối với nguồn tới hạn. Kí hiệu tính toán Mô tả F1:N hoặc F1:P hoặc F1:E F2:N hoặc F2:P hoặc F2:E F4:N hoặc F4:P hoặc F4:E F5:N hoặc F5:P F6:N hoặc F6:N, P hoặc F6:P F7:N F8:N hoặc F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P,E Dòng tích phân trên bề mặt Thông lượng mặt trung bình Thông lượng cell trung bình Thông lượng điểm hay đầu dò Năng lượng trung bình để lại trong cell Năng lượng mất mát trong phân hạch Phân bố tạo xung trong đầu dò, F8:E cho điện tích giải phóng Bảng 2.2: Ký hiệu tally tính toán trong Input của MCNP. Các bài toán photon gồm:  Tiết diện tán xạ kết hợp.  Tiết diện tán xạ không kết hợp.  Tiết diện hấp thụ quang điện.  Tiết diện tạo cặp.  Tổng tiết diện .  Năng lượng. MCNP cung cấp 7 mức tính toán neutron, 6 mức tính cho proton và 4 mức tính cho electron. 2.2.4. Output của chương trình MCNP. File output của chương trình sẽ mô tả lại input, các thông tin về kết quả tính toán, các bảng chứa các thông tin cần thiết cho người sử dụng. Các thông tin này sẽ làm sáng tỏ vấn đề vật lý của bài toán và sự thích ứng của mô phỏng Monte Carlo. Nếu có sai trong khi chạy chương trình thì sẽ in chi tiết để người sử dụng có thể tìm và loại bỏ. 2.2.5. Vẽ cấu trúc hình học. Phần vẽ hình được dùng vẽ cắt lớp hai chiều của một bài toán xác định trong file INPUT. Tính năng này của MCNP là nhằm nhận biết lỗi khi vẽ. Nên kiểm tra hình vẽ trước khi chuyển sang chạy file INP, đặc biệt là với một hình vẽ phức tạp thì phần vẽ cũng có thể dành để nhận biết những lỗi sai nhỏ.  Vẽ hình học theo INPUT và thực hiện câu lệnh Cách vẽ hình học của MCNP ta phải thực hiện câu lệnh sau: mcnp ip inp=filename out=filename options options i: quá trình chạy file input (IMCN) p: vẽ hình học (PLOT) x: tiết diện tương tác (XACT) r: quá trình vận chuyển hạt (MCRUN) z: kết quả khi vẽ hình và mặt cắt của hình (MCPLOT). Bốn option sau đây được đưa vào khi thực hiện lệnh vẽ: NOTEK: không in ra cửa sổ màn hình và gửi tất cả hình vẽ vào phần đồ họa metafile, được gọi là PLOTM.NOTEK được tạo ra và ghi lại tình huống cũng như không có khả năng in các số liệu ra cửa sổ màn hình. COM = aaaa: dùng file aaaa khi vẽ yêu cầu được bắt đầu. Khi EOF được đọc ra, phần kiểm tra này được chuyển đến cửa sổ màn hình. Khi tạo ra hoặc ghi lại tình huống, kết thúc bằng lệnh END để chặn lần chuyển tiếp theo. Không được kết thúc file bằng một khoảng trống. Nếu không có file COM thì nguồn vẽ được yêu cầu in ra cửa sổ màn hình. PLOTM = aaaa: tên đồ họa metefile aaaa. Mặc định tên là PLOTM, đôi khi là vài hệ thống metafile này là file chuẩn postscript và tên là PLOTM.PS. khi CGS được sử dụng không thể quá sáu ký tự aaaa. COMOUT = aaaa: ghi tất cả file aaaa được yêu cầu vẽ. Mặc định tên là COMOUT.PLOTM ghi lại file COMOUT để cho người sử dụng thuận tiện thực hiện cùng một lệnh vẽ sau đó. Sử dụng lại tất cả các file COMOUT cũ cũng như file COM cho lần chạy thứ hai. Để thống nhất cho file output, file PLOTM và file COMOUT sẽ được chọn trong MCNP để tránh các file chồng lên nhau.  Lệnh vẽ ORIGIN VX VY VZ. Vị trí của hình vẽ được bắt đầu từ gốc mà ta có chọn từ điểm ở giữa của hình vẽ (VX VY VZ). Mặc định giá trị 0 0 0. BASIC X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2. Hướng vẽ để sao cho chiều các điểm X1 Y1 Z1 từ trái sang phải và chiều các điểm X2 Y2 Z2 từ dưới lên. Mặc định giá trị 0 1 0 0 0 1, trục Y là chiều từ bên phải sang, và trục Z là chiều từ dưới lên. EXTENT EH EV. Thang chia của hình vẽ để khoảng cách theo chiều ngang từ gốc của trục toạ độ cho cả bên cạnh của hình là EH và khoảng cách theo chiều đứng của gốc toạ độ đến đỉnh hoặc đáy là EV. Nếu bỏ qua EV thì EV có khuynh hướng bằng với HV. Nếu EV không bằng HV thì đồ thị sẽ bị biến dạng. Mặc định giá trị 1 0 0 và 1 0 0 PX VX : hình vẽ mặt cắt của hình học trong mặt phẳng vuông góc với trục X tại khoảng cách VX đến gốc toạ độ. Lệnh này là đường tắt tương đương của BASIC 0 1 0 0 0 1 ORIGIN VX VY VZ, với VY VZ là giá trị hiện có của VX và VZ. PY VY : hình vẽ mặt cắt của hình học trong mặt phẳng vuông góc với trục Y tại khoảng cách VY đến gốc toạ độ. PZ VZ : hình vẽ mặt cắt của hình học trong mặt phẳng vuông góc với trục Z tại khoảng cách VZ đến gốc toạ độ. LABEL S C DES. Đặt tên có kích thước là S cho bề mặt và cell là C. Dùng số lượng để chỉ DES cho tên cell. C và DES các tham số tùy chọn. Kich thước tương ứng là 0.01 lần chiều cao của mặt. Nếu S hoặc C = 0 thì tên của mặt hoặc cell bỏ qua. Nếu S hoặc C khác 0, thì chọn dãi từ 0.2 đến 100. mặc định là S = 1, C = 0 và DES = Cel. Giá trị của DES là : “:p” có thể tính cho : tính cho neutron, :P tính cho photon, :E tính cho electron. CEL tên cell (ô mạng) IMP:p độ quan trọng của cell RHO mật độ nguyên tử DEN mật độ khối VOL thể tích FCL:p thực hiện số lần va chạm MAS khối lượng của hạt PWT số lượng photon sinh ra MAT số vật chất TMPn nhiệt độ (n = chỉ khoảng thời gian) WWNn :p (n = khoảng năng lượng) EXT.p biến đổi theo hàm số mũ PDn sự đóng góp của detector DXC :p sự đóng góp của DXTRAN U universe (lấp đầy vũ trụ) LAT loại mạng FILL hệ số lấp đầy NONU phân hạch (fission turnoff) LEVEL n . Hình vẽ chỉ n mức lặp lại cấu trúc hình học. Chiều âm đưa vào (mặc định) lệnh vẽ hình học tại tất cả các vị trí. MBODY on : chỉ hiển thị phần chính số mặt. Mặc định giá trị này. off : hiển thị phần chính số cặp của mặt. SCALE n : đặt thang chia và lưới chia trên hình vẽ. Nếu thang chia và lưới chia không phù hợp với VIEWPORT SQUARE. n có thể có các giá trị sau: 0 không có thang chia và lưới chia. Giá trị này được mặc định. 1 Thang chia có cạnh 2 Thang chia có cạnh và lưới chia trên hình vẽ. COLOR n : đặt chế độ màu hoặc không có chế độ màu, và đặt chế độ phân giải, n có các giá trị sau: On đặt chế độ màu Off tắt chế độ màu 50  n  3000 lập độ phân giải đến n. lớn hơn giá trị đã tăng độ phân giải. FACTOR F.Để phóng to hình vẽ dùng thừa số 1/F , trong đó F phải lớn hơn 10-6. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MCNP VÀ ĐO THỰC NGHIỆM HIỆU SUẤT DETECTOR NHẤP NHÁY 3.1. MÔ TẢ HỆ ĐO. 3.1.1. Detector nhấp nháy GAMMA-RAD. 3.1.1.1. Cấu tạo của detector nhấp nháy GAMMA-RAD. Detector nhấp nháy Gamma-Rad đang có ở phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân của trường Đại học Sư Phạm thành phố Hồ Chí Minh được sản xuất bởi hãng Amptek, là một thiết bị chuyên dùng để đo phổ tia gamma. Ngoài Gamma-Rad còn có máy tính để cài đặt các chương trình ghi nhận, xử lý phổ kèm theo. Hình 3.1: Gamma-Rad với laptop - thiết bị chuyên dùng đo phổ tia gamma Cấu tạo cơ bản của Gamma-Rad bao gồm tinh thể NaI(Tl) kích thước 76x76mm (3x3inch) nối với ống nhân quang. Cấu tạo về mặt kĩ thuật được mô tả chi tiết như trên hình vẽ được cho bởi nhà sản xuất. Hình 3.2: cấu tạo chi tiết về mặt kĩ thuật của detector nhấp nháy Gamma-Rad (kích thước tính bằng mm) Hình 3.3: cấu tạo chi tiết đầu dò Mặt trước tinh thể từ phía bên trong ra ngoài lần lượt là 3 lớp: lớp bột oxit nhôm, lớp silicon và lớp nhôm bao bọc bên ngoài. Lớp bột oxit nhôm đóng vai trò lớp phản xạ và liên kết. Bề dày lớp bột oxit nhôm ở phía mặt trước tinh thể là 3 mm, lớp silicon có bề dày 2 mm và lớp vỏ nhôm bên ngoài đóng vai trò bảo vệ cho đầu dò có bề dày 1,5 mm. 1.5 mm 3.0 mm 1. 5m m 2.0 mm 2. 0 m m 6.0 mm 76 mm 76 m m Lớp Silicon Lớp bột oxit nhôm Tinh thể NaI(Tl) Lớp thủy tinh ở phía sau Lớp vỏ nhôm Mặt bên của tinh thể từ trong ra ngoài gồm 2 lớp: lớp bột oxit nhôm và lớp nhôm bao bọc bên ngoài. Lớp bột oxit nhôm ở mặt bên dày 2 mm; lớp nhôm vỏ ngoài có bề dày 1,5 mm. Mặt phía sau tinh thể gắn với bản thủy tinh giới hạn bởi 2 mặt phẳng và có bề dày 6 mm. Đầu còn lại của bản thủy tinh nối với ống nhân quang.Cấu trúc theo nguyên tắc hoạt động của detector nhấp nháy Gamma-Rad được mô tả như hình vẽ. Hình 3.4: cấu trúc detector nhấp nháy Gamma-Rad theo nguyên tắc hoạt động Tín hiệu từ tinh thể nhấp nháy đi vào ống nhân quang sẽ được khuếch đại rồi sau đó trải qua quá trình biến đổi tương tự thành số, ghi nhớ phổ (phân tích đa kênh) rồi chuyển tín hiệu đến máy tính. Chương trình ADMCA trên máy tính sẽ hiển thị phổ mà detector nhấp nháy Gamma-Rad ghi nhận được. Hình 3.5: giao diện chương trình ADMCA ADMCA là chương trình thu nhận dữ liệu chuẩn được dùng cho tất cả các quá trình xử lý tín hiệu số của Amptek và máy phân tích đa kênh, bao gồm cả Gamma-Rad. 3.1.1.2. Phổ tia gamma được ghi nhận bởi detector nhấp nháy GAMMA-RAD trong một số ứng dụng. Dưới đây là hình dạng phổ mà detector nhấp nháy GAMM-RAD ghi nhận được khi nó được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế. Các phổ này được cho kèm theo thiết bị này của nhà sản xuất. Dựa vào đây, ta có thể hình dung bước đầu về công dụng cũng như khả năng của detector nhấp nháy GAMMA-RAD. Hình 3.6: phổ uranium oxide tự nhiên Hình 3.7: phổ đa nguyên tố Hình 3.8: Phổ Ce-137 Hình 3.9: phổ Co-60 Hình 3.10: phổ Ba-133 Hình 3.11: Phổ Na-22 3.1.2. Bộ nguồn phóng xạ chuẩn. Bộ nguồn phóng xạ chuẩn có ở trường Đại học Sư Phạm thành phố Hồ Chí Minh gồm có tám nguồn: Ba-133, Cad-109, Ce-137, Co-60, Co-57, Mn-54, Na-22, Zn-65. Thông tin chi tiết về các nguồn được trình bày ở phụ lục 1. Hình 3.12: bộ nguồn chuẩn Cấu tạo chi tiết của mỗi nguồn được mô tả như trên hình vẽ: Hình 3.13: cấu trúc của nguồn 0.3048 0.635 2.54 0.0127 0.2619 0.3 Đĩa plexiglas Hốc epoxy Chất phóng xạ (kích thước đo bằng cm) 3.2. XÂY DỰNG BỘ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. Hệ cần mô phỏng được chia thành các ô đồng chất giới hạn bởi các mặt được định nghĩa trước. Mỗi ô thể hiện một thành phần của hệ nguồn, đầu dò. Trong luận văn này, hệ nguồn, đầu dò được chia thành 10 ô cơ bản, mỗi ô được lắp đầy bằng vật liệu tương ứng: Ô 1: tinh thể NaI(Tl). Ô 2: lớp nhôm oxit quanh tinh thể. Ô 3: lớp Silicon Ô 4: lớp nhôm ngoài cùng. Ô 5: hình học nguồn phóng xạ. Ô 6: lớp epoxy xung quanh nguồn. Ô 7: đĩa plexiglas bọc nguồn Ô 8: lớp thủy tinh phía sau tinh thể Ô 9: không khí xung quanh hệ đo. Ô 10: lớp không khí ngoài cùng không xét đến. Tương ứng với 10 ô ở trên là 17 mặt khác nhau liên kết tạo thành, độ quan trọng của 9 ô đầu bằng 1, của ô 10 bằng 0, có nghĩa là nếu hạt nào bay ra ngoài vùng bán kính 500 cm thì MCNP sẽ không theo dõi nữa. MCNP sẽ mô phỏng các hạt phát ra từ nguồn một cách ngẫu nhiên theo đúng bản chất thống kê của nó trong quá trình tương tác với đầu dò. Các hạt vào đầu dò sẽ tiếp tục lịch sử của chúng, tham gia vào các quá trình tương tác khác...Tất cả các sự kiện xảy ra đều được ghi nhận theo xác suất tương ứng của chúng. Tally được sử dụng là F8, đánh giá phân bố độ cao xung. Các hạt bay vào đầu dò tương tác với vật chất đầu dò và được ghi nhận vào các kênh tương ứng với năng lượng mà chúng truyền cho đầu dò. Thống kê số đếm tại các kênh năng lượng tương ứng mà ta quan tâm, sẽ thu được số tia gamma tương ứng với năng lượng đó đã được đầu dò ghi nhận, thu thập các số đếm tại tất cả các kênh năng lượng, ta sẽ có được phổ năng lượng gamma. Hình 3.14: mặt cắt dọc hệ đầu dò, nguồn vẽ bằng MCNP 3.3. KIỂM TRA ĐỘ TIN CẬY CỦA CHƯƠNG TRÌNH MCNP VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CODE ĐẦU VÀO. Để đánh giá độ tin cậy của chương trình MCNP và chất lượng code đầu vào, đầu tiên ta sẽ dùng chương trình MNCP để mô phỏng sự phụ thuộc hiệu suất ghi của detector nhấp nháy vào khoảng cách từ nguồn tới đầu dò, sau đó so sánh với thực nghiệm, từ đó rút ra kết luận. 3.3.1. Mô phỏng hiệu suất theo khoảng cách: Việc mô phỏng được thực hiện theo đối với nguồn Co-60 và nguồn Ce-137, ở mỗi nguồn sẽ thực hiện mô phỏng cho nhiều khoảng cách khác nhau. Dưới đây là kết quả mô phỏng được bằng MCNP4C2: d (cm)    (%) 5.0 0.0136697 0.0000079 0.058 7.5 0.0082452 0.0000111 0.135 10.0 0.0055240 0.0000090 0.164 12.5 0.0039292 0.0000073 0.186 15.0 0.0029447 0.0000064 0.220 17.5 0.0022881 0.0000059 0.261 20.0 0.0018300 0.0000052 0.284 22.5 0.0014971 0.0000045 0.303 25.0 0.0012479 0.0000043 0.351 Bảng 3.1: số liệu mô phỏng hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1173 keV, nguồn Co-60) Trong đó, d là khoảng cách từ nguồn tới đầu dò,  là hiệu suất ghi của detector đối với đỉnh năng lượng tương ứng,  là sai số tuyệt đối của hiệu suất,  là sai số tương đối. d (cm)    (%) 5.0 0.0122874 0.0000075 0.061 7.5 0.0074416 0.0000105 0.142 10.0 0.0049886 0.0000086 0.172 12.5 0.0035469 0.0000069 0.196 15.0 0.0026620 0.0000061 0.231 17.5 0.0022881 0.0000059 0.261 20.0 0.0016527 0.0000049 0.299 22.5 0.0013477 0.0000043 0.320 25.0 0.0011195 0.0000041 0.371 Bảng 3.2: số liệu mô phỏng hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1333 keV, nguồn Co-60) d (cm)    (%) 5.0 0.0238205 0.0000201 0.084 7.5 0.0142481 0.0000153 0.107 10.0 0.0094413 0.0000121 0.129 12.5 0.0067155 0.0000101 0.151 15.0 0.0050203 0.0000086 0.172 17.5 0.0038908 0.0000075 0.194 20.0 0.0030993 0.0000067 0.218 22.5 0.0025255 0.0000061 0.242 25.0 0.0021031 0.0000055 0.262 Bảng 3.3: số liệu mô phỏng hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 662 keV, nguồn Ce-173) Từ các bảng số liệu trên, ta sẽ vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất ghi của detector nhấp nháy theo khoảng cách từ nguồn tới đầu dò. Hình 3.15: đồ thị đường cong hiệu suất mô phỏng theo khoảng cách Ở đây, đường cong hiệu suất theo khoảng cách được làm khớp theo hàm Exponential có dạng : 0 0 R xy y Ae  (3.1) 3.3.2. Đo thực nghiệm hiệu suất theo khoảng cách: Việc đo thực nghiệm được thực hiện ở các khoảng cách tương ứng theo mô phỏng để ta có thể so sánh sự phù hợp giữa chúng . Dưới đây là bảng số liệu có được từ việc đo thực nghiệm. Bảng số liệu đo thực nghiệm hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1173 keV, nguồn Co-60): d(cm)    (%) S t(s) tc (%) 5.0 0.0124812 0.0000015 0.127 619776 1800 1.55 7.5 0.0074085 0.0000086 0.116 735769 3600 1.7 10.0 0.0049388 0.0000065 0.132 572238 4200 1.26 12.5 0.0034962 0.0000059 0.169 347228 3600 0.87 15.0 0.0027708 0.0000074 0.269 137589 1800 1.99 17.5 0.0021515 0.0000046 0.216 213675 3600 0.94 20.0 0.0016660 0.0000057 0.347 82730 1800 1.37 22.5 0.0013096 0.0000036 0.277 130067 3600 1.03 25.0 0.0010981 0.0000029 0.267 139354 4600 1.41 Bảng 3.4: số liệu đo thực nghiệm hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1173 keV, nguồn Co-60) Trong đó, d là khoảng cách từ nguồn tới đầu dò,  là hiệu suất ghi của detector đối với đỉnh năng lượng tương ứng,  là sai số tuyệt đối của hiệu suất,  là sai số tương đối, S là diện tích đỉnh, t là thời gian đo, tc là thời gian chết. Ở đây, hiệu suất được tính theo công thức: Sε A.t.η (3.2) Trong đó,  là hiệu suất, S là diện tích đỉnh, A là hoạt độ phóng xạ của nguồn ở thời điểm thực hiện phép đo, t là thời gian đo đã hiệu chỉnh thời gian chết,  là hệ số phát gamma. Ddddgfjf Bảng số liệu đo thực nghiệm hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1333 keV, nguồn Co- 60): d(cm)    (%) S t(s) tc(%) 5.0 0.0118148 0.0000015 0.130 588151 1800 1.55 7.5 0.0066945 0.0000081 0.122 666520 3600 1.7 10.0 0.0045028 0.0000062 0.138 523029 4200 1.26 12.5 0.0032254 0.0000056 0.176 321133 3600 0.87 15.0 0.0022712 0.0000067 0.297 113066 1800 1.99 17.5 0.0019380 0.0000044 0.227 192951 3600 0.94 20.0 0.0013970 0.0000052 0.379 69547 1800 1.37 22.5 0.0011862 0.0000034 0.290 118106 3600 1.03 25.0 0.0009719 0.0000027 0.284 123652 4600 1.41 Bảng 3.5: số liệu đo thực nghiệm hiệu suất theo khoảng cách (đỉnh năng lượng 1333 keV, nguồn Co-60) 3.3.3. So sánh mô phỏng và thực nghiệm. Từ kết quả trên ta có thể so sánh hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm: d(cm) mp tn  (%) 5.0 0.0136697 0.0124812 8.694 7.5 0.0082452 0.0074085 10.14 10.0 0.0055240 0.0049388 10.59 12.5 0.0039292 0.0034962 11.02 15.0 0.0029447 0.0027708 5.905 17.5 0.0022881 0.0021515 5.970 20.0 0.0018300 0.0016660 8.961 22.5 0.0014971 0.0013096 12.52 25.0 0.0012479 0.0010981 12.00 Bảng 3.6: so sánh hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm đo hiệu suất theo khoảng cách ở đỉnh năng lượng 1173 keV Trong đó, mp là hiệu suất mô phỏng, tn là hiệu suất thực nghiệm,  là độ lệch tương đối giữa hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm. Ở đây, ta thấy có sự phù hợp tương đối tốt giữa mô phỏng và thực nghiệm. Độ lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm đạt được trên dưới 10 %. Ta có thể vẽ đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm trên cùng một đồ thị để thấy rõ hơn sự phù hợp này. Hình 3.16: đường cong hiệu suất mô phỏng và đo thực nghiệm theo khoảng cách ở đỉnh năng lượng 1173keV. Như vậy, ở các khoảng cách càng lớn thì đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm càng trùng khớp với nhau. Tương tự như vậy, đối với đỉnh năng lượng 1333 keV, ta được bảng số liệu so sánh và thực nghiệm: d(cm) mp tn  (%) 5.0 0.0122874 0.0118148 3.846 7.5 0.0074416 0.0066945 10.03 10.0 0.0049886 0.0045028 9.738 12.5 0.0035469 0.0032254 9.064 15.0 0.0026620 0.0022712 14.68 17.5 0.0022881 0.0019380 15.30 20.0 0.0016527 0.0013970 15.47 22.5 0.0013477 0.0011862 11.98 25.0 0.0011195 0.0009719 13.18 Bảng 3.7: so sánh hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm đo hiệu suất theo khoảng cách ở đỉnh năng lượng 1333 keV Ta cũng vẽ được đồ thị đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm ở năng lượng 1333 keV: Hình 3.17: đường cong hiệu suất mô phỏng và đo thực nghiệm theo khoảng cách ở đỉnh năng lượng 1333keV. Như vậy, qua việc so sánh hiệu suất ghi của detector theo mô phỏng MCNP và thực nghiệm, ta thấy rằng chương trình mô phỏng MCNP phù hợp tốt với thực nghiệm, độ tin cậy cao. Ta có thể sử dụng chương trình này mô phỏng một số bài toán khác mà điều kiện đo thực nghiệm không cho phép. Ta cũng có thể dùng để mô phỏng trước kết quả sẽ thu được, từ đó xác định điều kiện cần để tối ưu kết quả. Trong luận văn này, chương trình MCNP được dùng để tính toán hiệu suất ghi của detector nhấp nháy, từ đó xây dựng đường cong hiệu suất theo khoảng cách từ nguồn tới đầu dò. 3.4. SỰ PHỤ THUỘC HIỆU SUẤT GHI CỦA DETECTOR NHẤP NHÁY VÀO KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA NÓ. Việc mô phỏng tính toán hiệu suất được thực hiện đối với nhiều kích thước khác nhau của detector. Ở đây, khoảng cách từ nguồn tới đầu dò được giữ cố định 10 cm, kích thước được cho thay đổi từ 1x1 inch đến 60x60 inch. Ta thu được bảng số liệu tính toán hiệu suất theo kích thước detector đối với hai đỉnh năng lượng 1173 keV và 1333 keV của nguồn Co-60. d (inch)    (%) 1.0 0.0001826 0.0000016 0.905 1.5 0.0006962 0.0000031 0.457 2.0 0.0017165 0.0000051 0.298 2.5 0.0033331 0.0000069 0.208 3.0 0.0055240 0.0000090 0.164 3.5 0.0084672 0.0000111 0.132 4.0 0.0119289 0.0000146 0.123 4.5 0.0159318 0.0000162 0.101 5.0 0.0204108 0.0000177 0.087 5.5 0.0252991 0.0000206 0.081 6.0 0.0305411 0.0000232 0.075 6.5 0.0360950 0.0000247 0.068 7.0 0.0418838 0.0000294 0.070 7.5 0.0478597 0.0000302 0.063 8.0 0.0539822 0.0000312 0.057 8.5 0.0601766 0.0000375 0.062 9.0 0.0664525 0.0000383 0.057 9.5 0.0728227 0.0000370 0.050 10.0 0.0790713 0.0000402 0.050 15.0 0.1391545 0.0000571 0.041 d (inch)    (%) 20.0 0.1868490 0.0000680 0.036 25.0 0.2213265 0.0000781 0.035 30.0 0.2454385 0.0000823 0.033 35.0 0.2621334 0.0001250 0.047 37.5 0.2685044 0.0001369 0.050 40.0 0.2738748 0.0000881 0.032 42.5 0.2783641 0.0001351 0.048 45.0 0.2823095 0.0001271 0.045 50.0 0.2883299 0.0000913 0.031 55.0 0.2928381 0.0001428 0.048 60.0 0.2963116 0.0001669 0.056 Bảng 3.8: số liệu mô phỏng hiệu suất theo kích thước detector (khoảng cách từ nguồn tới đầu dò là 10 cm, đỉnh năng lượng 1173 keV, nguồn Co-60) Dựa vào bảng số liệu, ta vẽ được đường cong hiệu suất mô phỏng và điểm đo thực nghiệm theo kích thước detector ở đỉnh năng lượng 1173 keV: Hình 3.18: đường cong hiệu suất mô phỏng và điểm đo thực nghiệm theo kích thước detector ở đỉnh năng lượng 1173 keV. Ở đây, đường cong hiệu suất được làm khớp theo hàm Logistic có dạng: 1 2 2 01 ( / ) p A Ay A x x   (3.3) Bảng số liệu tính toán mô phỏng hiệu suất detector theo kích thước ở năng lượng 1333 keV: d (inch)    (%) 1.0 0.0001550 0.0000015 0.982 1.5 0.0006024 0.0000029 0.491 2.0 0.0015228 0.0000048 0.317 2.5 0.0029868 0.0000065 0.220 3.0 0.0049886 0.0000086 0.172 d (inch)    (%) 3.5 0.0077109 0.0000106 0.138 4.0 0.0109630 0.0000140 0.128 4.5 0.0147302 0.0000156 0.105 5.0 0.0189710 0.0000171 0.090 5.5 0.0236331 0.0000199 0.084 6.0 0.0286480 0.0000224 0.078 6.5 0.0339601 0.0000239 0.070 7.0 0.0395672 0.0000285 0.072 7.5 0.0453418 0.0000294 0.064 8.0 0.0512953 0.0000304 0.059 8.5 0.0573599 0.0000366 0.063 9.0 0.0634963 0.0000374 0.058 9.5 0.0697174 0.0000362 0.051 10.0 0.0758390 0.0000393 0.051 15.0 0.1354612 0.0000563 0.041 20.0 0.1837960 0.0000674 0.036 25.0 0.2194542 0.0000777 0.035 30.0 0.2447203 0.0000822 0.033 35.0 0.2624233 0.0001250 0.047 37.5 0.2691714 0.0001370 0.050 40.0 0.2748905 0.0000882 0.032 42.5 0.2797493 0.0001355 0.048 45.0 0.2838179 0.0001274 0.044 50.0 0.2903462 0.0000916 0.031 55.0 0.2952334 0.0001435 0.048 60.0 0.2988718 0.0001677 0.056 Bảng 3.9: số liệu mô phỏng hiệu suất theo kích thước detector (đỉnh năng lượng 1333 keV, nguồn Co-60) Dựa vào bảng số liệu, ta vẽ được đường cong hiệu suất mô phỏng và điểm đo thực nghiệm theo kích thước detector ở đỉnh năng lượng 1333 keV: Hình 3.19: đường cong hiệu suất mô phỏng và các điểm đo thực nghiệm theo kích thước detector ở đỉnh năng lượng 1333 keV. Ta thấy rằng đường cong hiệu suất được làm khớp theo hàm Logistic là rất phù hợp khi hệ số tương quan đạt đến 0.99998 ở mức năng lượng 1173keV và 0.99997 ở mức năng lượng 1333keV. Do hàm Logistic có tiệm cận ngang phía trên là y = A2 nên ta có thể đưa ra dự đoán rằng nếu tiếp tục tăng kích thước detector lên thì giá trị hiệu suất sẽ đạt giá trị bão hòa vào khoảng 0.3207. Nếu ta xét ở vùng kích thước nhỏ, khi kích thước detector tăng từ 1inch đến 3 inch thì hiệu suất tăng rất nhanh, từ 3.5 inch đến khoảng 20 inch thì hiệu suất tăng gần như tuyến tính. Trong thực tế, ta không thể kiểm tra bằng thực nghiệm đối với tất cả các kích thước đã mô phỏng. Ở viện hạt nhân Đà Lạt có nhiều detector nhấp nháy với kích thước khác nhau nhưng lại không cùng một hãng sản xuất; ở phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân của trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, ngoài detector có kích thước 3inch x 3inch chỉ có một detector với kích thước 2inch x 2 inch nhưng không cùng hãng sản xuất, lại có cấu tạo khác nhau nên không thể dùng để kiểm tra. Với detector kích thước 3x3 inch đã có, ta thấy điểm đo thực nghiệm nằm gần trùng trên đường cong mô phỏng, ta có thể kết luận rằng kết quả mô phỏng là hợp lý. KẾT LUẬN CHUNG - ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Trong luận văn này, hiệu suất ghi của detector nhấp nháy được tính toán bằng hai phương pháp: mô phỏng bằng chương trình MCNP và thực nghiệm. Hai thông số được thay đổi khi xây dựng đường cong hiệu suất của detector là khoảng cách từ nguồn tới đầu dò và kích thước của detector. Đối với việc tính toán hiệu suất theo khoảng cách, ta thấy có sự phù hợp tốt giữa mô phỏng bằng MCNP và đo thực nghiệm. Cả hai đều cho thấy rằng khi khoảng cách từ nguồn tới đầu dò tăng thì hiệu suất ghi giảm, đường cong hiệu suất mô phỏng và thực nghiệm gần trùng khớp với nhau. Đây là cơ sở để ta có thể kết luận rằng MCNP là chương trình mô phỏng đáng tin cậy và chất lượng code đầu vào là khá tốt. Khi đã kiểm tra được độ tin cậy của chương trình MCNP cũng như chất lượng code đầu vào, việc tiến hành tính toán mô phỏng hiệu suất theo kích thước detector được tiến hành. Thay đổi các thông số liên quan tới kích thước detector, làm cho kích thước tăng từ 1x1 inch tới 60x60 inch, ta xây dựng đường cong hiệu suất theo kích thước detector. Do độ tin cậy và code đầu vào đã được kiểm chứng nên có thể tin tưởng rằng đường cong hiệu suất này đạt độ chính xác ở mức chấp nhận được, cho dù trên một đường, ta chỉ có một điểm đo thực nghiệm để so sánh. Khi đã xây dựng được đường cong hiệu suất theo thước của detector, dựa vào nó, ta có thể tính toán sao cho hiệu suất detector đạt tối ưu mà không cần phải chế tạo detector với kích thước rất lớn. Mặc dù khi kích thước detector càng lớn thì hiệu suất ghi càng cao nhưng ta cần phải tính toán đến chi phí chế tạo cũng như tính tiện dụng của detector, không thể chế tạo detector với kích thước rất lớn sẽ mất nhiều chi phí và không thuận tiện, mất đi ưu điểm gọn nhẹ của detector nhấp nháy. Trong luận văn này còn nhiều vấn đề chưa đạt được, chẳn hạn như khi mô phỏng đầu dò detector nhấp nháy đã bỏ qua lớp bán dẻo giữa tinh thể và bộ phận nhân quang do nhà sản suất không cho biết rõ cấu tạo chất của nó nên cũng ảnh hưởng ít nhiều đến kết quả. Ngoài ra cũng đã bỏ qua việc mô phỏng các vật liệu xung quanh hệ đo như bàn, ghế, tường…Do đó hướng nghiên cứu tiếp theo là mô tả tất cả những yếu tố này để kết quả tính toán đạt độ chính xác cao hơn. Ngoài ra, những hướng nghiên cứu tiếp theo có thể là khảo sát sự phụ thuộc hiệu suất ghi vào các yếu tố khác như năng lượng tia gamma tới… để có cái nhìn tổng quát nhất trong việc ứng dụng detector nhấp nháy. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Võ Xuân Ân (2008), Mô phỏng phổ hạt nhân phóng xạ bằng phương pháp Monte Carlo, Luận án tiến sĩ vật lý, trường Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh. [2]. Trần Phong Dũng – Châu Văn Tạo – Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi bức xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. [3]. Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, NXB Khoa học và kĩ thuật. [4]. Lê Hồng Khiêm (2008), Phân tích số liệu trong ghi nhận bức xạ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. [5]. Trương Thị Hồng Loan (2009), Mô phỏng Monte Carlo một số bài toán trong vật lý hạt nhân, Luận án tiến sĩ vật lý, trường Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh. [6]. Mai Văn Nhơn (2001), Vật lý hạt nhân đại cương, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. [7]. Nguyễn Triệu Tú (2005), Các bài thực tập vật lý hạt nhân đại cương, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Tiếng Anh [8]. Briesmeiter J. F, Ed.(2001), MCNP- A General Monte Carlo N-Particle Transport Code system, Version MCNP4C2, Los Alamos National Laboratory, LA-12709-M. [9]. Christopher Z. Mooney (1997), Monte Carlo simulation. [10]. Hashem Miri Hakimabad, Hamed Panjeh, Alireza Vejdani- Noghrreiyan (2007), Nonlinear Response Function of a 3x3 in. NaI Scintillation Detector, Physics Department, Faculty of Science, Ferdowsi University of mashhad, Mashhad, Iran. [11]. Fayez H. H. Al-Ghorabie (2003), The use of the EGS4 simulation caode to evaluate the response of NaI(Tl) detector for photons in the energy range < 300 keV, Department of Physics, Faculty of Applied Sciences, Umm Al-QUra University, P.O. Box 10130, Makkah,Saudi Aribia. [12]. Hendricks J.S.(2001), MCNP4C2, Lanl Memo X-5:RN(U)-JSH-01-01. [13]. Hu-Xia Shi, Bo-Xian Chen, Ti-Zhu Li, Di Yun (2002), Precise Monte Carlo simulation of gamma-ray response function for an NaI(Tl) detector, Deparment of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China. [14]. Knoll G. F.(1999), Radiation Detection and Measurement, Third edition, Jonh Wiley & Son, Inc., NewYork. [15]. Orion and L. Wielopolski (2000), Response Function of BGO and NAI(Tl) Detector Using Monte Carlo Simulations, Invivo body composition studies Alnals of the NewYork Academy of Science, 904:271-5. [16]. Robin P.Gardner, Avneet Sood (2004), A Monte Carlo simulation approach for generating NaI detector response functions (DRFs) that accounts for non- linearity and variable flat continua, center for Engineering Applications of Radioisotopes, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695-7909, USA. [17]. Shultis J. K., Faw J. E. (2005), An introduction to the MCNP code. [18]. Tavakoli-Anbaran .H, Izadi-Najafabadi .R, Miri-Hakimabad .H (2009), The Effect of Detector Dimensions on the NaI(Tl) Detector Response Function, Journal of Applied Sciences 9(11:2168-2173). PHỤ LỤC Phụ lục 1: Đặc trưng của các nguồn phóng xạ Tên nguồn Hoạt độ ( Ci ) T1/2 Năng lượng (MeV) Hệ số phát gamma (%) Ba-133 1 10.8 năm 0.081 0.276 0.303 0.356 0.384 34.10 7.16 18.33 62.05 8.94 Cadmi-109 1 463 ngày 0.022 0.025 0.088 84.30 17.8 3.81 Ce-137 1 30.2 năm 0.662 85.1 Coban-57 1 272 ngày 0.122 0.136 85.6 10.68 Coban-60 1 5.27 năm 1.173 1.333 99.9736 99.9856 Mangan-54 1 313 ngày 0.835 99.976 Natri-22 1 2.6 năm 0.511 1.275 179.79 99.944 Zine-65 1 244 ngày 1.115 50.60 Phụ lục 2: một input điển hình của chương trình MCNP4C2 mô phỏng hiệu suất của detector nhấp nháy. 1- c------------------------ GammaRad 76Br76NaI(Tl)------------------------------- 2- c Cell card 3- 1 1 -3.67 -4 5 -6 imp:p=1 $ tinh the 4- 2 2 -4.0 -3 17 -7 #1 #8 imp:p=1 $ Nhom oxit 5- 3 3 -2.33 3 -2 -7 imp:p=1 $ Silic 6- 4 4 -2.70 17 -1 -8 #3 #2 #1 #8 imp:p=1 $ Al 7- 5 5 -8.92 11 -12 -14 imp:p=1 $ nguon Co60 8- 6 6 -1.19 11 -13 -15 #5 imp:p=1 $ plexiglas C5H8O 9- 7 7 -1.15 10 -13 -16 #5 #6 imp:p=1 $ epoxy boc nguon 10- 8 9 -2.634 17 -5 -6 imp:p=1 $ thuy tinh 11- 9 8 -0.00129 -9 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 imp:p=1 $ khong khi 12- 10 0 9 imp:p=0 $ vu tru 13- 14- c---------------------------- Surface card-------------------------------------------- 15- 1 pz 0 $ mat ngoai vo nhom 16- 2 pz -0.15 $ mat phan cach vo nhom - silic 17- 3 pz -0.35 $ mat phan cach silic-nhom oxit 18- 4 pz -0.65 $ mat truoc tinh the 19- 5 pz -8.27 $ mat sau tinh the 20- 6 cz 3.81 $ ban kinh tinh the 21- 7 cz 4.01 $ ban kinh trong vo nhom 22- 8 cz 4.16 $ ban kinh ngoai vo nhom 23- 9 so 500 $ mat cau khong gian xung quanh 24- 10 pz 10 $ mat truoc plexiglas 25- 11 pz 10.0381 $ mat truoc vien phong xa 26- 12 pz 10.0508 $ mat sau vien phong xa 27- 13 pz 10.3 $ mat sau plexiglas 28- 14 cz 0.1524 $ ban kinh vien phong xa 29- 15 cz 0.3175 $ ban kinh Holder epoxy 30- 16 cz 1.27 $ ban kinh plexiglas 31- 17 pz -8.67 $ mat sau thuy tinh 32- 33- c--------------------------------- Data cards------------------------------------------ 34- mode p 35- SDEF cel=5 pos=0 0 0 ERG=1.3326 axs=0 0 1 ext=d1 rad=d2 par=2 36- SI1 10.0381 10.0508 37- SI2 0 0.1524 38- m1 011000 -0.153 053000 -0.847 $ NaI 39- m2 013027 -0.529 008016 -0.471 $ Al2O3 40- m3 014028 -1.0 $Si 41- m4 013027 -1.0 $Al 42- m5 027060 -1.0 $ nguon 43- m6 1001 -0.08 6012 -0.6 8016 -0.32 $ Plexiglas 44- m7 1001 -0.06 6012 -0.721 8016 -0.219 $ epoxy 45- m8 008016 -0.22 007014 -0.78 $Air 46- m9 014028 -0.304 008016 -0.696 $ SiO2 47- e8 0 0.00001 0.0005 8190i 1.430 $ chia khoang nang luong 48- c ft8 GEB 9E-7 0.01498767610 25 49- c ft8 GEB 0.00928 1.44477 26.90971 50- c ft8 GEB 0.13134 14.23612 27.71636 51- c ft8 GEB -0.00764 0.06209 -0.08888 52- f8:p 1 53- ctme 30 54- c nps 100000000 Phụ lục 3: một output điển hình của chương trình MCNP4C2 mô phỏng hiệu suất của detector nhấp nháy. 1cells print table 60 atom gram photon cell mat density density volume mass pieces importance 1 1 1 2.94593E-02 3.67000E+00 3.47500E+02 1.27532E+03 1 1.0000E+00 2 2 2 1.18159E-01 4.00000E+00 5.45610E+01 2.18244E+02 1 1.0000E+00 3 3 3 5.01533E-02 2.33000E+00 1.01034E+01 2.35410E+01 1 1.0000E+00 4 4 4 6.02616E-02 2.70000E+00 4.09573E+01 1.10585E+02 1 1.0000E+00 5 5 5 8.96266E-02 8.92000E+00 9.26667E-04 8.26587E-03 1 1.0000E+00 6 6 6 1.07053E-01 1.19000E+00 8.20150E-02 9.75979E-02 1 1.0000E+00 7 7 7 9.23214E-02 1.15000E+00 1.43718E+00 1.65276E+00 1 1.0000E+00 8 8 9 8.62578E-02 2.63400E+00 1.82415E+01 4.80480E+01 1 1.0000E+00 9 9 8 5.39568E-05 1.29000E-03 5.23598E+08 6.75442E+05 1 1.0000E+00 10 10 0 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0 0.0000E+00 total 5.23599E+08 6.77119E+05 random number control 0.505667686400000E+10 minimum source weight = 1.0000E+00 maximum source weight = 1.0000E+00 1cross-section tables print table 100 table length tables from file mcplib22 1000.02p 623 01/15/93 6000.02p 623 01/15/93 7000.02p 623 01/15/93 8000.02p 623 01/15/93 11000.02p 635 01/15/93 13000.02p 643 01/15/93 14000.02p 643 01/15/93 27000.02p 651 01/15/93 53000.02p 707 01/15/93 total 5771 maximum photon energy set to 100.0 mev (maximum electron energy) tables from file el032 1000.03e 2329 6/6/98 6000.03e 2333 6/6/98 7000.03e 2333 6/6/98 8000.03e 2333 6/6/98 11000.03e 2337 6/6/98 13000.03e 2337 6/6/98 14000.03e 2339 6/6/98 27000.03e 2345 6/6/98 53000.03e 2359 6/6/98 warning. material 3 has been set to a conductor. warning. material 4 has been set to a conductor. warning. material 5 has been set to a conductor. decimal words of dynamically allocated storage general 1202298 tallies 108116 bank 46724 cross sections 11542 total 1364816 = 5459264 bytes *********************************************************************************************************************** dump no. 1 on file GMR126r nps = 0 coll = 0 ctm = 0.00 nrn = 0 3 warning messages so far. *********************************************************************************************************************** dump no. 2 on file GMR126r nps = 26922950 coll = 3813926 ctm = 15.01 nrn = 288942859 1problem summary run terminated when it had used 30 minutes of computer time. + 08/06/10 23:55:59 c GammaRad 76Br76NaI(Tl) probid = 08/06/10 23:25:24 0 photon creation tracks weight energy photon loss tracks weight energy (per source particle) (per source particle) source 55207075 1.0000E+00 1.3326E+00 escape 54929775 9.9498E-01 1.2693E+00 energy cutoff 0 0. 3.5403E-06 time cutoff 0 0. 0. weight window 0 0. 0. weight window 0 0. 0. cell importance 0 0. 0. cell importance 0 0. 0. weight cutoff 0 0. 0. weight cutoff 0 0. 0. energy importance 0 0. 0. energy importance 0 0. 0. dxtran 0 0. 0. dxtran 0 0. 0. forced collisions 0 0. 0. forced collisions 0 0. 0. exp. transform 0 0. 0. exp. transform 0 0. 0. from neutrons 0 0. 0. compton scatter 0 0. 6.0884E-02 bremsstrahlung 853584 1.5461E-02 5.9371E-04 capture 1640022 2.9707E-02 3.1843E-03 p-annihilation 1920 3.4778E-05 1.7772E-05 pair production 960 1.7389E-05 2.3168E-05 photonuclear 0 0. 0. photonuclear abs 0 0. 0. electron x-rays 0 0. 0. 1st fluorescence 465869 8.4386E-03 2.0942E-04 2nd fluorescence 42309 7.6637E-04 3.2233E-06 total 56570757 1.0247E+00 1.3334E+00 total 56570757 1.0247E+00 1.3334E+00 number of photons banked 896853 average time of (shakes) cutoffs photon tracks per source particle 1.0247E+00 escape 1.6805E+00 tco 1.0000E+34 photon collisions per source particle 1.4169E-01 capture 6.7347E-02 eco 1.0000E-03 total photon collisions 7822463 capture or escape 1.6338E+00 wc1 0.0000E+00 any termination 1.6337E+00 wc2 0.0000E+00 computer time so far in this run 60.04 minutes maximum number ever in bank 6 computer time in mcrun 30.00 minutes bank overflows to backup file 0 source particles per minute 1.8402E+06 dynamic storage 1364820 words, 5459280 bytes. random numbers generated 592500638 most random numbers used was 224 in history 49090619 range of sampled source weights = 1.0000E+00 to 1.0000E+00 source efficiency = 1.0000 in cell 5 1photon activity in each cell print table 126 tracks population collisions collisions number flux average average cell entering * weight weighted weighted track weight track mfp (per history) energy energy (relative) (cm) 1 1 1661234 2118072 2827640 5.1219E-02 1.0740E+00 1.0740E+00 1.0000E+00 4.6325E+00 2 2 2933258 1894067 345221 6.2532E-03 1.1279E+00 1.1279E+00 1.0000E+00 4.1917E+00 3 3 2022520 1947333 71261 1.2908E-03 1.1815E+00 1.1815E+00 1.0000E+00 7.2207E+00 4 4 3477274 2164423 161618 2.9275E-03 1.1627E+00 1.1627E+00 1.0000E+00 6.4289E+00 5 5 55298263 55343568 664413 1.2035E-02 1.3235E+00 1.3235E+00 1.0000E+00 2.2352E+00 6 6 30667136 30647246 630437 1.1419E-02 1.3139E+00 1.3139E+00 1.0000E+00 1.4046E+01 7 7 45569326 45543989 979440 1.7741E-02 1.3028E+00 1.3028E+00 1.0000E+00 1.4731E+01 8 8 246322 246744 21224 3.8444E-04 1.0130E+00 1.0130E+00 1.0000E+00 5.9122E+00 9 9 57031288 55405734 2121209 3.8423E-02 1.2797E+00 1.2797E+00 1.0000E+00 1.3758E+04 total 198906621 195311176 7822463 1.4169E-01 1tally 8 nps = 55207075 tally type 8 pulse height distribution. units number tally for photons cell 1 energy 0.0000E+00 3.62272E-08 0.7071 1.0000E-05 1.30606E-02 0.0012 5.0000E-04 1.82948E-06 0.0995 6.7452E-04 7.96999E-07 0.1508 8.4904E-04 9.41908E-07 0.1387 1.0236E-03 7.96999E-07 0.1508 1.1981E-03 9.78136E-07 0.1361 1.3726E-03 7.96999E-07 0.1508 1.5471E-03 7.24545E-07 0.1581 1.7216E-03 8.69454E-07 0.1443 1.8962E-03 1.08682E-06 0.1291 2.0707E-03 1.01436E-06 0.1336 2.2452E-03 9.78136E-07 0.1361 2.4197E-03 1.03248E-06 0.1325 2.5942E-03 9.78136E-07 0.1361 2.7688E-03 9.78136E-07 0.1361 2.9433E-03 1.08682E-06 0.1291 3.1178E-03 1.24984E-06 0.1204 3.2923E-03 1.03248E-06 0.1325 3.4669E-03 1.21361E-06 0.1222 3.6414E-03 9.60022E-07 0.1374 3.8159E-03 1.12304E-06 0.1270 3.9904E-03 1.05059E-06 0.1313 4.1649E-03 9.23795E-07 0.1400 4.3395E-03 1.06870E-06 0.1302 4.5140E-03 9.78136E-07 0.1361 4.6885E-03 1.24984E-06 0.1204 4.8630E-03 1.23173E-06 0.1213 5.0375E-03 9.41908E-07 0.1387 5.2121E-03 1.15927E-06 0.1250 5.3866E-03 1.53966E-06 0.1085 5.5611E-03 1.34041E-06 0.1162 5.7356E-03 1.14116E-06 0.1260 5.9101E-03 1.44909E-06 0.1118 6.0847E-03 1.03248E-06 0.1325 6.2592E-03 1.19550E-06 0.1231 6.4337E-03 1.05059E-06 0.1313 6.6082E-03 1.08682E-06 0.1291 ...................................................... ....................................................... 1.3300E+00 1.99250E-07 0.3015 1.3302E+00 1.63023E-07 0.3333 1.3303E+00 1.99250E-07 0.3015 1.3305E+00 1.44909E-07 0.3536 1.3307E+00 1.44909E-07 0.3536 1.3309E+00 1.99250E-07 0.3015 1.3310E+00 1.99250E-07 0.3015 1.3312E+00 1.81136E-07 0.3162 1.3314E+00 7.24545E-08 0.5000 1.3316E+00 1.26795E-07 0.3780 1.3317E+00 5.43409E-08 0.5774 1.3319E+00 1.08682E-07 0.4082 1.3321E+00 5.43409E-08 0.5774 1.3323E+00 1.08682E-07 0.4082 1.3324E+00 3.62272E-08 0.7071 1.3326E+00 4.98866E-03 0.0017 1.3328E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3330E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3331E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3333E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3335E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3337E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3338E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3340E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3342E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3344E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3345E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3347E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3349E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3351E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3352E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3354E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3356E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3358E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3359E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3361E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3363E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3365E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3366E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3368E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3370E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3372E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3373E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3375E+00 0.00000E+00 0.0000 1.3377E+00 0.00000E+00 0.0000 ........................................................ ................................................... total 2.87664E-02 0.0008 1analysis of the results in the tally fluctuation chart bin (tfc) for tally 8 with nps = 55207075 print table 160 normed average tally per history = 2.87664E-02 unnormed average tally per history = 2.87664E-02 estimated tally relative error = 0.0008 estimated variance of the variance = 0.0000 relative error from zero tallies = 0.0008 relative error from nonzero scores = 0.0000 number of nonzero history tallies = 1588109 efficiency for the nonzero tallies = 0.0288 history number of largest tally = 25 largest unnormalized history tally = 1.00000E+00 (largest tally)/(average tally) = 3.47628E+01 (largest tally)/(avg nonzero tally)= 1.00000E+00 (confidence interval shift)/mean = 0.0000 shifted confidence interval center = 2.87664E-02 if the largest history score sampled so far were to occur on the next history, the tfc bin quantities would change as follows: estimated quantities value at nps value at nps+1 value(nps+1)/value(nps)-1. mean 2.87664E-02 2.87664E-02 0.000001 relative error 7.82027E-04 7.82027E-04 0.000000 variance of the variance 5.75875E-07 5.75875E-07 -0.000001 shifted center 2.87664E-02 2.87664E-02 0.000000 figure of merit 5.45025E+04 5.45025E+04 0.000001 the 100 largest history tallies appear to have a maximum value of about 1.00000E+00 the large score tail of the empirical history score probability density function appears to have no unsampled regions. =================================================================================================================================== results of 10 statistical checks for the estimated answer for the tally fluctuation chart (tfc) bin of tally 8 tfc bin --mean-- ---------relative error--------- ----variance of the variance---- --figure of merit-- -pdf- behavior behavior value decrease decrease rate value decrease decrease rate value behavior slope desired random 3.00 observed random 0.00 yes yes 0.00 yes yes constant random 10.00 passed? yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes =================================================================================================================================== this tally meets the statistical criteria used to form confidence intervals: check the tally fluctuation chart to verify. the results in other bins associated with this tally may not meet these statistical criteria. estimated asymmetric confidence interval(1,2,3 sigma): 2.8744E-02 to 2.8789E-02; 2.8721E-02 to 2.8811E-02; 2.8699E-02 to 2.8834E-02 estimated symmetric confidence interval(1,2,3 sigma): 2.8744E-02 to 2.8789E-02; 2.8721E-02 to 2.8811E-02; 2.8699E-02 to 2.8834E-02 fom = (histories/minute)*(f(x) signal-to-noise ratio)**2 = (1.840E+06)*( 1.721E-01)**2 = (1.840E+06)*(2.962E-02) = 5.450E+04 1status of the statistical checks used to form confidence intervals for the mean for each tally bin tally result of statistical checks for the tfc bin (the first check not passed is listed) and error magnitude check for all bins 8 passed the 10 statistical checks for the tally fluctuation chart bin result missed all bin error check: 8195 tally bins had 558 bins with zeros and 6304 bins with relative errors exceeding 0.10 the 10 statistical checks are only for the tally fluctuation chart bin and do not apply to other tally bins. the tally bins with zeros may or may not be correct: compare the source, cutoffs, multipliers, et cetera with the tally bins. warning. 1 of the 1 tallies had bins with relative errors greater than recommended. 1tally fluctuation charts tally 8 nps mean error vov slope fom 4096000 2.8737E-02 0.0029 0.0000 10.0 53880 8192000 2.8795E-02 0.0020 0.0000 10.0 53886 12288000 2.8749E-02 0.0017 0.0000 10.0 52959 16384000 2.8776E-02 0.0014 0.0000 10.0 53041 20480000 2.8782E-02 0.0013 0.0000 10.0 53024 24576000 2.8782E-02 0.0012 0.0000 10.0 53234 28672000 2.8759E-02 0.0011 0.0000 10.0 53195 32768000 2.8761E-02 0.0010 0.0000 10.0 53447 36864000 2.8760E-02 0.0010 0.0000 10.0 53725 40960000 2.8761E-02 0.0009 0.0000 10.0 53954 45056000 2.8764E-02 0.0009 0.0000 10.0 53931 49152000 2.8769E-02 0.0008 0.0000 10.0 54112 53248000 2.8768E-02 0.0008 0.0000 10.0 54293 55207075 2.8766E-02 0.0008 0.0000 10.0 54502 *********************************************************************************************************************** dump no. 3 on file GMR126r nps = 55207075 coll = 7822463 ctm = 30.00 nrn = 592500638 4 warning messages so far. run terminated when it had used 30 minutes of computer time. computer time = 30.04 minutes mcnp version 4c2 01/20/01 08/06/10 23:55:59 probid = 08/06/10 23:25:24