Study of HPGe detector response function for photons from the 19F(p, alpha gamma)16O reaction / Estudo da função resposta de um detetor HPGe a fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

O Laboratório do Acelerador Linear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo está desenvolvendo um estudo sobre a eficiência e a função resposta de detetores de HPGe a fótons de alta energia. Neste trabalho foi estudada a função resposta de fótons provenientes da reação 19F(p,alfa gama)16O. Na reação podem ser observados os fótons característicos de 6,1 MeV, 6,9 MeV e 7,1 MeV. Fótons com esta energia possuem um grande potencial para várias aplicações importantes, como "Proton Induced Gamma-ray Emission" (PIGE), gamagrafia e procedimentos de calibração. No caso de procedimentos de calibração essa reação possui um diferencial: o fluxo de fótons observado é bem maior do que em outras reações estudadas, tais como 27Al (p, gama)28Si e 23Na(p, gama)24Mg. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI) do IFUSP, utilizando um acelerador eletrostático tipo "Pelletron-tandem" de 1,7 MV de tensão máxima no terminal. O detetor estudado foi um HPGe do tipo coaxial "reverse-electrode closed-end" com 72,5 mm de diâmetro e 60,5 mm de comprimento e 60% da eficiência de um detetor de NaI para fótons de 1,332 MeV. O detetor foi posicionado a 0 grau em relação à linha de feixe. A corrente de prótons na irradiação era da ordem de 50 nA e a energia dos prótons variou entre 1,36 MeV e 1,42 MeV. O alvo utilizado consistia em 250 micro g/cm^2 de CaF2 evaporado em um suporte de Ta. Os picos dos três fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O apresentaram deformações devido à emissão em vôo dos fótons. Essas deformações apresentam variações em função da energia dos prótons. Com o objetivo de descrever as formas dos picos foi desenvolvido um programa que utiliza a técnica de Monte Carlo para simulá-las. Os dados sobre "yields" relativos dos fótons e seção de choque da reação 19F(p,alfa gama)16O encontrados na literatura são imprecisos e contraditórios. Então, como parte dos resultados deste trabalho, foram obtidos os "yields" relativos dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O para energias de prótons entre 1,360 MeV e 1,420 MeV. A função resposta do detetor para as diferentes formas dos picos foram obtidas através de simulações com o programa MCNP5. Para estas simulações foi feita uma descrição detalhada da geometria interna do detetor, obtida por meio de radiografias do mesmo. As intensidades relativas dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O em função da energia dos prótons puderam ser obtidas através de um ajuste por mínimos quadrados das funções respostas simuladas aos espectros experimentais de altura de pulso.

ASSUNTO(S)

high energy photons monte carlo hpge monte carlo fótons de alta energia response function hpge função resposta

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