Estudio de la eficiencia de un detector de Germanio mediante simulación Monte Carlo

Abstract

[ES] La protección radiológica del público y del medio ambiente tiene por objeto controlar el riesgo debido a la presencia de radiactividad en el medio ambiente, tanto de origen natural como derivada de la operación de las instalaciones nucleares y radiactivas. Un espectrómetro gamma que incluye un detector HPGe se utiliza comúnmente para mediciones de radiactividad ambiental y su uso se ha convertido en una práctica común en la mayoría de los laboratorios científicos modernos. Estos detectores a menudo necesitan ser calibrados y caracterizados para diferentes geometrías de fuentes de rayos gamma, energías y distancias de fuente a detector. El uso de simulaciones basadas en Monte Carlo permite realizar estas caracterizaciones en ausencia de material radiactivo y para configuraciones experimentales arbitrarias. En este trabajo se realiza el estudio de la utilidad de los códigos basados en Monte Carlo para modelar las eficiencias de los detectores de germanio. Para ello, se realiza el modelo de un detector coaxial HPGe con Monte Carlo utilizando el código MCNP6. Estas simulaciones permitirán el cálculo de la eficiencia máxima energética total para diferentes configuraciones de fuente en todo su rango energético. El modelo del detector se valida mediante la comparación de las curvas de eficiencia simuladas con valores experimentales medidos para fuentes puntuales y para un vaso de precipitados que contiene una fuente gamma certificada.

[EN] The radiological protection of citizens and environment has as an aim the control of the risk generated by the presence of radioactivity, for both natural and from the nuclear and radioactive facilities, in the milieu. A gamma spectrometer that includes the HPGe detector is commonly used to measure environmental radioactivity and its use has become a common practice in most of modern scientific laboratories. These detectors often need to be calibrated and characterised for different gamma rays source geometries, energies and distances between the source and the detector.

The use of simulations based in Monte Carlo allow the implementation of these characterization in absence of radioactive material and for arbitrary experimental configurations.

In this project is conducted the study of the utility of the codes based in Monte Carlo to mould the efficiencies of the germanium detector. To achieve it, the model of a coaxial HPGe detector will be carried out with Monte Carlo using the MCNP6 code. These simulations will allow the calculation of the total maximum energy efficiency for different source shaping in its whole energy range.

The detector model is validated with the comparison of the efficiency curves simulated with the measured experimental values for point sources and for a beaker that contains a registered gamma source.