Ανίχνευση και αναγνώριση ραδιοϊσοτόπων μέσω ανιχνευτή σπινθηρισμού

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία κατασκευάστηκε και μελετήθηκε ανιχνευτική διάταξη με σκοπό την ανίχνευση και την αναγνώριση ραδιοϊσοτόπων. Για την εξαγωγή και τη μελέτη των αποτελεσμάτων αρχικά χρησιμοποιήθηκαν τρεις ραδιενεργές πηγές, Καίσιο-137 (137Cs, Ενεργότητας R=0.811 μCi), Κοβάλτιο-60 (60Cο, Ενεργότητας R= 0.31 μCi) και Βάριο-133 (133Ba, Ενεργότητας R= 0.55 μCi). Έπειτα οι πηγές αυτές τοποθετήθηκαν σε ένα φωτοστεγανό κουτί, δίπλα από τον ανιχνευτή που αποτελείται από κρυσταλλικούς σπινθηριστές τύπου Gd3Al2Ga3O12:Ce (GAGG:Ce) τριών διαστάσεων (3×3×5 mm3, 3×3×6 mm3, 3×3×8 mm3), οπτικά συζευγμένοι με την ενεργό περιοχή ενός φωτοπολλαπλασιαστή Πυριτίου (SiPM, μοντέλο PM3350 της εταιρίας KETEK). Ακολουθεί ένα κύκλωμα τροφοδοσίας του ανιχνευτή και προ ενίσχυσης του σήματος που αυτός εξάγει, με σκοπό την μετέπειτα ψηφιοποίηση του από τον ψηφιοποιητή DT5720 της εταιρίας CAEN, καθώς και το αντίστοιχο λογισμικό ψηφιακής επεξεργασίας παλμών. Η εξαγωγή των φασμάτων της ακτινοβολίας γ των πηγών από το σύστημα ανίχνευσης, οδήγησε στην μελέτη παραμέτρων όπως η ενεργειακή διακριτική ικανότητα, το φωτοποσοστό και η ευαισθησία του ανιχνευτή, έτσι ώστε να γίνει η βέλτιστη επιλογή του κατάλληλου κρυσταλλικού σπινθηριστή. Η βέλτιστη τιμή ενεργειακής διακριτικής ικανότητας επιτεύχθηκε στο συνδυασμό του κρυστάλλου 3×3×8 mm3 ίση με 2,6 % στα 1.332 MeV. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω κατασκευαστικών στοιχείων και των γενικότερων χαρακτηριστικών του συστήματος, όπως το μικρό μέγεθος και κόστος, φαίνεται να το καθιστά άξιο αντικαταστάτη των παλαιότερων ανιχνευτικών διατάξεων όπως των κλασικών φωτοπολλαπλασιαστών (Photomultiplier Tubes-PMTs) στην πυρηνική ιατρική και να επεκτείνει τη χρήση του σε εφαρμογές φορητών ανιχνευτών για χρήση στο ευρύ κοινό, μέσω πχ φορητών συσκευών (wearables).