بهینه سازی دستگاه تشخیص فلزات کمیاب با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو

در این پژوهش، ابتدا یک سیستم طیف سنجی اشعه ایکس فلورسانس با هدف تشخیص و اندازه گیری عناصر کمیاب طراحی شد و سپس به روش مونت کارلو در نرم افزار MCNPX، شبیه سازی و توسعه داده شد. با توجه به نتایج اجراهای متفاوت کد شبیه سازی، بهترین عملکرد سیستم تشخیص عناصر کمیاب در فواصل حدود cm۳ و cm۳۰، به ترتیب برای فاصله چشمه تا نمونه (SSD) و فاصله چشمه تا آشکارساز (SDD) تعیین شد. به علاوه، مقدار بیشینه شدت پرتوی اشعه ایکس واردشده به آشکارساز برای موازی ساز به قطر mm ۳ حاصل شد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد که عدم حضور محافظ سربی در اطراف دیواره های فلزی خارجی آشکارساز، حتی با وجود استفاده از موازی ساز سربی در ورودی پنجره آشکارساز، باعث افزایش ورود پرتوهای زمینه به آشکارساز و در نتیجه کاهش دقت طیف سنجی در تشخیص عناصر کمیاب خواهد شد. حد کمینه تشخیص غلظت فلزات زرنیخ، سرب، جیوه، روی، مس و آهن به ترتیب mg/kg ۱۷/۰، ۴۰/۰، ۴۰/۱۸، ۰۰/۲۰، ۰۰/۱۴۶ و ۶۷/۲۶۶ محاسبه شد. با توجه به غلظت و حد آلایندگی این عناصر، دستگاه تشخیص فلزات کمیاب طراحی شده برای نمونه های تحقیقاتی و آموزشی، به ویژه در نمونه های محیط زیستی و کشاورزی، بسیار کاربردی و مفید خواهد بود.

کلیدواژه ها:

شدت باریکه اشعه ایکس ، حداقل حد تشخیص ، فلزات کمیاب ، مونت کارلو