Background: Gamma-ray detectors having a thin window of a material with low atomic number can increase the true coincidence summing effects for radionuclides emitting X-rays or gamma-rays. This effect can make efficiency calibration or spectrum analysis more complicated. In this study, a Cu shield was tested as an X-ray filter to neglect the true coincidence summing effect by X-rays and gamma-rays in gamma-ray spectrometry, in order to simplify gamma-ray energy spectrum analysis. Materials and Methods: A Cu shield was designed and applied to an n-type high-purity germanium detector having an $X-{\gamma}$ summing effect during efficiency calibration. This was tested using a commercial, certified mixed gamma-ray source. The feasibility of a Cu shield was evaluated by comparing efficiency calibration results with and without the shield. Results and Discussion: In this study, the thickness of a Cu shield needed to avoid true coincidence summing effects due to $X-{\gamma}$ was tested and determined to be 1 mm, considering the detection efficiency desired for higher energy. As a result, the accuracy of the detection efficiency calibration was improved by more than 13% by reducing $X-{\gamma}$ summing. Conclusion: The $X-{\gamma}$ summing effect should be considered, along with ${\gamma}-{\gamma}$ summing, when a detection efficiency calibration is implemented and appropriate shielding material can be useful for simplifying analysis of the gamma-ray energy spectra.
In this study, it has been shown that the true coincidence summing correction factor can be obtained for the first time using the PHITS Monte Carlo program. Determining this correction factor using different methods and tools in each laboratory to increase the possibility of achieving high-efficiency measurement conditions is still popular in gamma-ray spectrometry. By using 133Ba, 152Eu, 134Cs, and 60Co point sources, the true coincidence summing factor was investigated in both near and far counting geometries for 15 different energy values. GESPECOR software was used to validate the results obtained with PHITS. A remarkable agreement was obtained between PHITS and GESPECOR, with a discrepancy of less than 3%. With this study, a new tool has been proposed to obtain the true coincidence summing factor, which is one of the significant correction factors investigated/calculated in gamma-ray spectrometric studies.
Yoon, Eun Taek;Kang, Min Young;Kim, In Jung;Sun, Gwang Min;Choi, Hee-Dong
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.6
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pp.1266-1270
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2020
A code is developed to correct for the coincidence summing effect in detecting a voluminous gamma source, and this code is applied to a152Eu standard source as a test case. The source is 1000 mL of liquid in a cylindrical shape. To calculate the coincidence summing effect, the cylindrical source is considered as 10(radial) × 8(height) sectional sources. For each sectional source, the peak efficiency and total efficiency are obtained by Monte Carlo simulation at each energy for 10 energies between 50 keV and 2000 keV. The efficiencies of each sector are then expressed as polynomials of gamma energy. To calculate the correction coefficients for the coincidence summing effect, the KORSUM code is used after modification. The magnitudes of correction are 4%-17% for the standard 152Eu source measured in this study. The relative deviation of 4.7% before the coincidence correction is reduced to 0.8% after the correction is applied to the efficiency based on the measured gamma line. Hence, this study has shown that a new method has been developed that is applicable for correcting the coincidence effect in a voluminous source, and the method is applied to the measured data of a standard 152Eu cylinder source.
Lee, Jieun;Kim, HyoJin;Kye, Yong Uk;Lee, Dong Yeon;Kim, Jeung Kee;Jo, Wol Soon;Kang, Yeong-Rok
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.5
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pp.1754-1759
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2022
The activity of gamma-ray emitting nuclides is calculated assuming that each gamma-ray is detected individually; thus, the magnitude of the coincidence summing signal must be considered during activity calculations. Here, the correction factor for the coincidence summing effect was calculated, and the detection efficiencies of two HPGe detectors were compared. The CANBERRA Inc. GC4018 high-purity Ge detector provided an estimate for the peak-to-total ratio using a point source to determine the coincidence summing correction factor. The ORTEC Inc. GEM60 high-purity Ge detector uses EFFTRAN in LVis to obtain the parameters of the detector and source model and the gamma-gamma and gamma-X match estimates, in order to determine the coincidence summing correction factor. Nuclide analyses, radioactivity comparisons, and analyses of reference material samples were performed utilizing certified reference materials to accurately determine the detection efficiencies. For both Co-60 and Y-88, the detection efficiency for a point source increased by an average of at least 12-13%, whereas the detection efficiency determined using LVis increased by an average of at least 13-15%. The calculated radioactivity values of the certified reference material and reference material samples were accurate to within 3% and 6% of the measured values, respectively.
Coincidence summing correction effects are known to be greater as the efficiency of the detector increases and as the distance between the source and the detector increases. A point source($^{60}Co$) was used to vary the distance in the direction of the detector's center axis and in the radial direction to obtain the P/T ratio for Coincidence summing correction calibration. In this study, values for coincidence summing corrected calibration of the values in the central and radial directions were applied to the mixed volume source(450 ml CRM source) to compare the overall peak efficiency change according to P/T with Geant4. In addition, the efficiency obtained from the mapping method is applied to the seaweed, a marine sample, and the compatibility of the P/T ratio with the detector and sample very dose together. The efficiency corrected to 1,836 keV was applied to the energy zone affected by the efficiency of 500 keV and the relative error of the measured and corrected values was well matcched by the 3.2 % peak efficiency correction. As with 450 mL CRM source, the larger the volume, the lower the P/T ratio was by ${\pm}5%$. This is due to the increased scattering of gamma-rays emitted as the source becomes farther away from the detector, and this change in P/T has been confirmed to affect the Coincidence summing corrected peak efficiency.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.13
no.1
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pp.1-10
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1976
A 2-out of-3 coincidence circuit and a discriminator to be used in the safely systems in nuclear reactors are described and analyzed in detail. The expressions for the reliability and the spurious scram reiliability of 1.out of-m coincidence logic in general are derived and the optimum value of 1 is assessed. The coincidence circuit is designed by making use of the pulse-summing method and is very simple in principle. The discriminator has good linearity in in the whole discrimination range and good threshold stability.
Noureddine, Salam F.;Abbas, Mahmoud I.;Badawi, Mohamed S.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.10
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pp.3421-3430
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2021
Spherical NaI(Tl) detectors are used in gamma-ray spectrometry, where the gamma emissions come from the nuclei with energies in the range from a few keV up to 10 MeV. A spherical detector is aimed to give a good response to photons, which depends on their direction of travel concerning the detector center. Some distortions in the response of a gamma-ray detector with a different geometry can occur because of the non-uniform position of the source from the detector surface. The present work describes the calibration of a NaI(Tl) spherical detector using both an experimental technique and a numerical simulation method (NSM). The NSM is based on an efficiency transfer method (ETM, calculating the effective solid angle, the total efficiency, and the full-energy peak efficiency). Besides, there is a high probability for a source-to-detector distance less than 15 cm to have pulse coincidence summing (CS), which may occur when two successive photons of different energies from the same source are detected within a very short response time. Therefore, γ-γ ray CS factors are calculated numerically for a 152Eu radioactive cylindrical source. The CS factors obtained are applied to correct the measured efficiency values for the radioactive volumetric source at different energies. The results show a good agreement between the NSM and the experimental values (after correction with the CS factors).
HyperGam-U was recently developed to determine uranium enrichment based on ${\gamma}$- and X-ray spectroscopy analysis. The $XK_{\alpha}$ region of the uranium spectrum contains 13 peaks for $^{235}U$ and $^{238}U$ and is used mainly for analysis. To describe the X-ray peaks, a Lorentzian broadened shape function was used, and methods were developed to reduce the number of fitting parameters for decomposing the strongly overlapping peaks using channel-energy, energy-width, and energy-efficiency calibration functions. For validation, eight certified reference material uranium samples covering uranium enrichments from 1% to 99% were measured using a high-resolution planar high-purity germanium detector and analyzed using the HyperGam-U code. When corrections for the attenuation and true coincidence summing were performed for the detection geometry in this experiment, the goodness of fit was improved by a few percent. The enrichment bias in this study did not exceed 2% compared with the certified values for all measured samples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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