پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 939 |
| تعداد مقالات | 7,735 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,724,722 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,066,226 |
مقاله پژوهشی: بهینه‌سازی دستگاه تشخیص فلزات کمیاب با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| دوره 10، شماره 4 - شماره پیاپی 23، دی 1399، صفحه 5-18 اصل مقاله (3.58 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2021.34487.1187 | ||
| نویسنده | ||
| احسان تقی‌زاده طوسی* | ||
| استادیار، گروه مهندسی صنایع و مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربت حیدریه، تربت حیدریه، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، ابتدا یک سیستم طیف‌سنجی اشعۀ ایکس فلورسانس با هدف تشخیص و اندازه‌گیری عناصر کمیاب طراحی شد و سپس به روش مونت کارلو در نرم‌افزار MCNPX، شبیه‌سازی و توسعه داده شد. با توجه به نتایج اجراهای متفاوت کد شبیه‌سازی، بهترین عملکرد سیستم تشخیص عناصر کمیاب در فواصل حدود cm3 و cm30، به ترتیب برای فاصلۀ چشمه تا نمونه (SSD) و فاصلۀ چشمه تا آشکارساز (SDD) تعیین شد. به علاوه، مقدار بیشینۀ شدت پرتوی اشعۀ ایکس واردشده به آشکارساز برای موازی‌ساز به قطر mm ۳ حاصل شد. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که عدم حضور محافظ سربی در اطراف دیواره‌های فلزی خارجی آشکارساز، حتی با وجود استفاده از موازی‌ساز سربی در ورودی پنجرۀ آشکارساز، باعث افزایش ورود پرتوهای زمینه به آشکارساز و در نتیجه کاهش دقت طیف‌سنجی در تشخیص عناصر کمیاب خواهد شد. حد کمینۀ تشخیص غلظت فلزات زرنیخ، سرب، جیوه، روی، مس و آهن به ترتیب mg/kg 17/0، 40/0، 40/18، 00/20، 00/146 و 67/266 محاسبه شد. با توجه به غلظت و حد آلایندگی این عناصر، دستگاه تشخیص فلزات کمیاب طراحی‌شده برای نمونه‌های تحقیقاتی و آموزشی، به ویژه در نمونه‌های محیط زیستی و کشاورزی، بسیار کاربردی و مفید خواهد بود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| شدت باریکۀ اشعۀ ایکس؛ حداقل حد تشخیص؛ فلزات کمیاب؛ مونت کارلو | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper :Optimization of Trace Metals’ Detection Device Using Monte Carlo Simulation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ehsan Taghizadeh Tousi | ||
| Assistant Professor, Department of Industrial and Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Torbat Heydariyeh, Torbat Heydariyeh, Khorasan Razavi, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, a fluorescence X-ray spectroscopy system was designed by the Solidworks computer code to detect and measure trace metals. Then, the designed device was simulated and developed by the Monte Carlo method in MCNPX software. The most excellent performance of the trace element detection system was respectively found at 3 cm and 30 cm for source-to-sample distance (SSD) and source-to-detector distance (SDD), respectively. According to the results of different runs of the simulation code, the largest intensity of absorbed X-ray by the detector was obtained for the collimator’s diameter of 3 mm. In addition, the absence of lead shielding around the surrounding metal walls of the detector, even with the use of a lead collimator at the entrance of the detector window, increases the entrance of background beams to the detector and so, it will cause the reduction of spectroscopic accuracy in detecting trace elements. The least amounts of concentration for detecting arsenic, lead, mercury, zinc, copper, and iron were calculated as 0.17 mg/kg, 0.40, 18.40, 20.00, 146.00, and 266.67 mg/kg, respectively. Due to the concentration and level of pollution of these elements, the rare metal detection device designed for research and educational samples, especially in environmental and agricultural samples, will be extremely practical and useful. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Intensity of X-ray, Minimum Detection Limit, Monte Carlo, Trace Metals | ||
| مراجع | ||
|
Tousi E. T., Firoozabadi M. M., and Shiva M., "Determination of the thorium potential in Shah-Kooh area in Iran by NAA and comparison with the results of ICP and XRF techniques", Measurement, 90, 20-24 (2016). [2] Tousi E. T., et al., "Measurement of Percentage Depth Dose and Half Value Layer of the Rhizophora spp. Particleboard Bonded by Eremurus spp. to 60, 80 and 100 kVp Diagnostic X-rays", MAPAN, 33(3), 321-328 (2018). [3] Pushie M. J., et al., "Elemental and chemically specific X-ray fluorescence imaging of biological systems", Chemical Reviews, 114(17), 8499-8541 (2014). [4] Beckhoff B., et al., "Handbook of practical X-ray fluorescence analysis". Germany: Springer-Verlag GmbH, Heidelberg. 877 (2007). [5] Shakhreet B. Z., et al., "Mass attenuation coefficients of natural Rhizophora spp. wood for X-rays in the 15.77–25.27 keV range", Radiation Protection Dosimetry, 135(1), 47-53 (2009). [6] Marashdeh M. W., et al., "Determining the mass attenuation coefficient, effective atomic number, and electron density of raw wood and binderless particleboards of Rhizophora spp. by using Monte Carlo simulation", Results in Physics, 5, 228-234 (2015). [7] Aldroobi K. S. A., et al., "Determination of Arsenic and Mercury level in Scalp Hair from a Selected Population in Penang, Malaysia using XRF Technique", Radiation Physics and Chemistry, 91, 9-14 (2013). [8] Tousi E. T., et al., "Measurement of mass attenuation coefficients of Eremurus-Rhizophora spp. particleboards for X-ray in the 16.63–25.30 keV energy range", Radiation Physics and Chemistry, 103, 119-125 (2014). [9] Abuarra A., et al., "XRF Technique for the Evaluation of Gum Arabic Bonded Rhizophora spp. Particleboards as Tissue Equivalent Material", International Journal of Applied Physics and Mathematics, 4(3), 201-204 (2014). [10] Tousi E. T., et al., "Evaluation of the mass attenuation coefficient and Effective Atomic Number of the Eremurus spp. Root in Mammography Energy Range", IOSR Journal of Applied Physics, 9(1), 100-104 (2017). [11] Marashdeh M. W., "Effect of the LEGe detector collimators on K-series peaks and Compton scattering in XRF analysis using gamma rays", Heliyon, 4(8), e00724 (2018). [12] Terada K., et al., "Measurements of gamma-ray emission probabilities of 241, 243Am and 239Np", Journal of Nuclear Science and Technology, 53(11), 1881-1888 (2016). [13] Thompson A. C. and Vaughan D., "X-ray data booklet". Vol. 8, California: Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California Berkeley (2001). [14] Zschornack G., "X-Ray Emission Lines and Atomic Level Characteristics", in Handbook of X-Ray Data, Springer: Heidelberg, Germany. p. 179-609 (2007). [15] Franck H. and Franck D., in Forensic Engineering Fundamentals, CRC Press: Taylor & Francis Group: Boca Raton, Florida. p. 389 (2013). [16] Aarts M. P. J. and Rosemann A. L. P., "Towards a uniform specification of light therapy devices for the treatment of affective disorders and use for non-image forming effects: Radiant flux", Journal of affective disorders, 235, 142-149 (2018). [17] Balanis C. A., "Antenna theory: analysis and design", John Wiley & Sons: New Jersey. p. 37 (2016). [18] O'Meara J. M., Börjesson J., and Chettle D. R., "Improving the in vivo X-ray fluorescence (XRF) measurement of renal mercury", Applied Radiation and Isotopes, 53(4-5), 639-646 (2000). [19] Tousi E. T., "Evaluation of levels of some trace metals in Crocus sativus L. and their transfer trend from soil to saffron by using neutron activation analysis (In Persian)", Saffron Agronomy and Technology, 8(3), 377-397 (2020). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 791 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 565 |
||