8.–12. 11. 2021
Časové pásmo: Europe/Prague

Soutěž - Monte Carlo simulace sběru iontů polonia v elektrickém poli pro účely diagnostiky zařízení měřicího objemovou aktivitu radonu

9. 11. 2021 11:10
15m
Přednáška Metrologie, měření, přístrojová technika a její aplikace Metrologie, měření, přístrojová technika a její aplikace

Přednášející

Martin Kaschner (FJFI)

Popis

Pro měření objemové aktivity radonu jsou běžně používána měřidla založená na sběru polonia na povrch polovodičového detektoru pomocí elektrického pole a následné detekci jeho přeměn. Samotný sběr je založen na 88 % pravděpodobnosti vzniku nabitého iontu polonia $^{218}\text{Po}$ při radioaktivní přeměně radonu $^{222}\text{Rn}$. Za účelem studia chování iontů polonia v měřidlech objemové aktivity radonu tohoto typu byla navržena a použita Monte Carlo simulace.

Byl vytvořen simulační model transportu a sběru iontů v atmosféře využívající procesy driftu iontů v elektrickém poli a difúze, s konkrétním zaměřením na ionty $^{218}\text{Po}$. Simulace je využita pro analýzu konkrétního zařízení (tvaru polokoule) a následně je navržena úprava, která by mohla vést k zvýšení citlivosti na radon bez zvětšení sběrného objemu zařízení, či bez použití většího napětí pro generování elektrického pole. Jednoduchou úpravou parametrů lze simulaci použít i pro jiné ionty a geometrie zařízení.

Za pomoci popsané simulace sběru iontů bylo zjištěno, že pomocí stávající geometrie zařízení je možné sebrat 45 % vzniklých iontů $^{218}\text{Po}$. Bylo zjištěno, že velká část objemu uvnitř zařízení není efektivně využita. Následně bylo navrženo a simulováno upravené zařízení, ve kterém je možno sebrat až 93 % vzniklých iontů $^{218}\text{Po}$. Takováto úprava by mohla vést k 2,1krát vyšší citlivosti než u předchozího modelu zařízení detekující radon. Jsou dále sledovány i jiné možné úpravy, ku příkladu sklon dna, ovšem je očekáváno zhoršení celkové citlivosti v důsledku zmenšení objemu měřidla. Je také sledován vliv hodnot difúzního koeficientu a elektrické mobility na výsledky simulace, který se projevuje zejména v době, kterou trvá dopad iontu $^{218}\text{Po}$ na povrch detektoru.

Přihlásit do soutěže Přihlašuji příspěvek do soutěže o nejlepší přednášku

Hlavní autoři

Materiály k příspěvku