Study of the Buildup factor and attenuation of γ-rays in monoelemental materials

Abstract

Se realizó un análisis experimental y teórico de la transmisión y el factor de buildup de rayos gamma de 511 keV a través de atenuadores como aluminio, hierro y plomo, a los cuales mediante algunos métodos de caracterización de materiales se determinó su composición química, ya que no es común que se encuentren en sus estados elementales. Mediante una fuente de sodio22 Na, un detector de germanio hiperpuro con una eficiencia del 40% y un detector centellador plástico conectados en coincidencias temporales, se obtuvieron los coeficientes de atenuación lineal para cada uno de los materiales utilizando los espectros de transmisión respectivos. Se describe un modelo teórico para la atenuación de dichos rayos teniendo en cuenta solamente la dispersión Compton simple haciendo uso de la sección eficaz diferencial de Klein-Nishina. El factor de buildup simple (SB) fue calculado hasta un grosor óptico de tres caminos libres medios para aluminio e hierro y de cinco caminos libres medios para el plomo.

Abstract An experimental and theoretical analysis about the transmission and the buildup factor for 511 keV gamma-rays through monoelemental materials like aluminium, iron and lead was performed, and by using some materials characterization methods, their chemical composition were determined taking into account that is not common that this elements can be found in their elemental states. By using a 22Na gamma source, a HPGe detector with an efficiency of 40% and a plastic scintillator detector connected in time coincidences, the linear attenuation coefficients for each one attenuator were obtained. A theoretical model for the attenuation of those gamma rays is described, taking into account only the single Compton scattering by using the differential cross section of Klein-Nishina. The single buildup factor was calculated up to an optical thickness of three mean free paths for aluminium and iron and five mean free paths for lead.