aÄ ºì r o + þ A " é ¶: x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

(1)

"

é

¶: x+ þ A e ¦ o Û ¼w E $ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j # NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ Ñ ü t Qø ß ( á Ô % 3 ] j y Ø ¦ r Û

¼% 7 _ : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i . Û ¼w E $ \ PPOõ POPOP\ ¦ D ¥½ + Ë # × æ½ + Ëì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð 18 cmφ× 20 cm_ ý

aÄ ºì r o + þ A " é ¶: x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

³

NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ _ 4π sr` ¦ Ñ ü t Q ¦ 2 u F g 7 £ x C ' a ¿ º > h\ " f : r ñü < NaI(Tl) Ø ¦ l ñ\ ¦ CAMAC ADC

Ð { 9 % 3 .

⁶⁰

Co ü <

²⁰⁷

Bi y " é ¶` ¦ s 6 x # y \ -t \ É r ( á Ô % 3 ] jq \ ¦ ¸ ô Ç õ , (

á Ô % 3 ] jt Ã º = å Qé ß \ " f 1.6s ¦ Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Íx ß ¼ H % \ " f þ j@ / 4 t % 3 % 3 . ] j ô Ç $ 3 F ge ¦ Û

¼h Ë :Ü ¼ Ð Å Ò a % ~ É r ( á Ô % 3 ] j´ òõ \ ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9 Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_ % ò ¾ Ó` ¦ Å Ò ´ òõ & h Ü ¼ Ð × ¦ # × ¦ Ã º e 6

£

§` ¦ S X % i .

PACS numbers: 07.85, 29.40.Mc

Keywords: e ¦ o Û ¼w E $ , e ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g ^ , y , ( á Ô % 3 ] j, NaI(Tl) Ø ¦ l

I. " e Â ] Ø

± ú

É r \ -t _ y ì rF g < Æ É r Ù þ ½ ¨ ¸ Ù þ ì ø Í6 £ x_

½

¨ ÷ rë ß m ¨ 8 â ~ ½ Ó 0 p x_ Ù þ 7 á xì r$ 3 \ ¸ © { © y × æ כ

¹ô Ç ì r s . y É r ± ú É r \ -t \ " f F g ´ òõ , ( á

Ô í ß ê ø Í, - ª © Ò q t$ í 1 p x Ü ¼ Ð Ø ¦ l î ß \ " f \

-t \ ¦ { 9 # Q Ø ¦ s ) a . Ø ¦ l Á ºô Çs ß ¼ [ þ t # Q

: r y _ \ -t (E

^γ

)\ ¦ Ø ¦½ + É Ã º e t ë ß , ß ¼l

Ä

»ô Çô Ç â Ä º\ ( á Ô í ß ê ø Í` ¦ ô Ç y É r [ þ t # Q : r y

\ @ /K θy ` ¦ t H â Ä º\

E

⁰_γ

= E

_γ

1 + E

γ

m

_e

c

²

(1 − cos θ)

, (1)

_ \ -t \ ¦ t ¦ Ø ¦ l µ 1 ÚÜ ¼ Ð 4 R ç ß . s M : ë

H \ ( á Ô = å Qé ß (Compton-edge)\ " f s # Qt H ( á Ô

5 Å q Â Òì r s è ß . ± ú É r \ -t _ y Û ¼& 7 à Ô! 3 _

ì r$ 3 É r 2 MeV - Q t H ~ ½ Ó 0 p x ÷ r ë

ß m s ( á Ô 5 Å q Â Òì r` ¦ \ O × ¦ s H

© × æ כ ¹ô Ç ' a| s [1].

∗

E-mail: [email protected]

~ ½ Ó 0 p x É r " é ¶ ñ H Ó ü t| 9 Ð y ` ¦

`

¦, ( á Ô 5 Å q Â Òì r É r Ð: x y Ø ¦ l

\

( á Ô í ß ê ø Í y ` ¦ Ø ¦ # ] j H ( á Ô

%

3 ] jr Û ¼% 7 ` ¦ 6 xô Ç . ( á Ô í ß ê ø Í Ø ¦ l H Å Ò Ð BGO(Bi

4

Ge

3

O

12

) NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ ´ ú §s H [2–8].

NaI(Tl) É r ´ òÖ ¦ s Z } ¦ \ -t ì r K 0 p x s @ /^ Ð a % ~ t ë ß , BGO \ q K x 9 ¸ ± ú (ρ = 3.67 g/cm

³

) Ø ¦ l &

ô Ç . s ü < ì ø Í , BGO H $ t 0 p x s Ã Ì Z 4 # ¸

÷

&t ë ß , $ 3 F g ´ òÖ ¦ õ \ -t ì r K 0 p x s b # Q . : r ½ ¨

\

" f H e ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g Ø ¦ l \ ¦ f ] X ] j # ( á Ô í ß ê

ø Í Ø ¦ l Ð 6 x % i .

$ 3

F ge ¦ Û ¼h Ë :(CH) É r Ä »´ ò" é ¶ ñ y _

\

-t \ ¦ Ø ¦ H X < H ´ òÖ ¦ s © { © y ± ú ¦ \ -t ì r K

0 p x s BGO NaI(Tl)\ q K © { © y b # Q . Õ ª Q

$ 3 F g ^ _ ß ¼l ü < ¸ ª ` ¦ Ä » F Ð ] j ½ + É Ã º e ¦, í

ß ê ø Í ) a y _ \ -t { 9 Â Òì rë ß Ø ¦ 8 ¸ ( á Ô

%

3 ] j\ ¦ ½ + É Ã º e l M :ë H \ , q 6 x s & h > × ¼ H © & h õ < Ê a

( á Ô % 3 ] j6 x Ü ¼ Ð Å Ò3 l q½ + É ë ß [9,10]. : r 7 Hë H \

"

f H f ] X ] j ô Ç " é ¶: x+ þ A $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ s 6 x # ( á

Ô % 3 ] jr Û ¼% 7 ` ¦ > hµ 1 Ï % i . s r Û ¼% 7 _ y \

-47-

(2)

Fig. 1. Emission and absorption spectra of our scintil- lator are shown with an emission spectrum of BC-408 scintillator.

-t \ É r ( á Ô % 3 ] jq \ ¦ ½ ¨ ¦ ( á Ô % 3 ] j\ ¦ 0 A ô

Ç Ø ¦ l Ð" f 0 p x$ í ` ¦ 7 H_ ô Ç .

II. ÷ m Ç ] M ö

Û

¼w E $ (C

6

H

5

CH=CH

2

)6 x B \ ] j16 x| 9 PPO(2.3- diphenyloxazole) ü < ] j26 x| 9 POPOP (1,4-Bis(2- (phenyloxazolyl))-benzene)\ ¦ V , # Q $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j

% i . POPOP H PPO \ " f ¸ H ü @ % ò % i _

© ` ¦ f ¨ Ã º # F g 7 £ x C ' a s Ø ¦½ + É Ã º e H r F

g % ò % i _ © Ü ¼ Ð Ë ¨# Q y n C` ¦ ? / H % i ½ + É` ¦ ô Ç .

5 o ' q s & \ ¦ × æ½ + Ë6 x l Ð s 6 x # ¿ º > h_ $ 3 F ge ¦ Û

¼h Ë :` ¦ ] j % i . é ß | ¾ Ó^ Û ¼w E $ \ PPOü < POPOP

\

¦ y y 907 : 4 : 0.1_ | 9 | ¾ Óq Ð D ¥½ + Ë # §ì ø Íl Ð ¸ ú [ O

% 3 . Õ ª 6 £ §, s D ¥½ + Ë6 xÓ o` ¦ / B N l ì r0 Al _ l Ð

\

V , # Q r ç ß { © 40

^o

C_ 5 Å q ¸ Ð 120

^o

C t ` ¦ 9, × æ½ + Ë ì

ø Í6 £ x s { 9 # Q ¸2 ¤ 24 r ç ß 1 l xî ß 120

^o

C` ¦ Ä »t % i .

×

æ½ + Ëì ø Í6 £ x Ê ê © : r \ " f Í ty r Ê ê × æ½ + Ë6 x l q s & ü <

ì

r o r ( .

t

2 £ § s 18 cm " é ¶: x+ þ A $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] X l

Ð ì ø ÍÜ ¼ Ð ¾ º ¦, " é ¶: x x 9 Â Òì r \ " f 11 mm t & h \

Ð 45 mm, [ j Ð 45 mm, ¿ ºa 65 mm y < Ì` ¦ ? /# Q NaI(Tl) Ø ¦ l Õ ª î ß \ " f ¦& ñ | ¨ c Ã º e ¸2 ¤ % i .

$ 3

F ge ¦ Û ¼h Ë : ³ ð ` ¦ % 6 £ § \ í(100 - 1200 ) Ð ô

Ç 6 £ §, · ú À Òp ³ o u À Ò(200 mesh) Ð % i . Õ ªa Ë >

1 É r ] j ô Ç $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ µ 1 ÏF g Û ¼& 7 à Ô! 3 õ È Òõ Û ¼& 7 à Ô

!

3 ` ¦ · p . 420 nm © \ " f © ´ ú § É r $ 3 F g` ¦ ? /

Fig. 2. Schematic view of the Compton-suppression sys- tem (top) and a photograph of the system before assem- bling.

H Bicron _ BC-408õ _ q 5 p w . È Òõ Û ¼& 7 à Ô! 3

É

r © s 400 nms © \ " f _ { 9 & ñ > { 9

&

h Ü ¼ Ð : r 420 nm H % _ $ 3 F g É r $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ¸ ú È

Òõ H כ ` ¦ Ð# ï r .

(

á Ô % 3 ] jr Û ¼% 7 _ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ ^ ³ ð ` ¦ · ú À

Òp ³ o u } Ü ¼ Ð y ì ø Í ¸ ú ÷ & ¸2 ¤ ¦, [ þ t # Q H y n C

`

¦ é ß l 0 A # É r q u ´ Ð Ø ¦ l ^ \ ¦ s × æ Ü ¼

Ð y ¤ . $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :\ F g < ÆÕ ªo Û ¼\ ¦ É r s à Ô

s

× ¼\ ¦ : x K ¿ º @ /_ 2 u F g 7 £ x C ' a(Hamamatsu, R1828)` ¦ % i . $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : É r r 9 2 £ § Ü

¼ Ð é ß é ß y ¦& ñ % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

³

NaI(Tl) Ø ¦ l (Bicron, IB-091) × æ © \ Z ~ # e H ¸_ þ v

`

¦ Õ ªa Ë > 2\ õ < Êa ? /% 3 . $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :\

) a ¿ º F g 7 £ x C ' a \ y y −2400 Vü < −2300 V_

· ú ` ¦ # QÅ Ò ¦,

⁶⁰

Co,

¹³³

Ba,

¹³⁷

Cs ³ ðï r " é ¶_ y

Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . Õ ªa Ë > 3\ Ð1 p w s 1 MeVs _

± ú É r \ -t y \ @ /ô Ç $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ 6 £ x² ú Ü ¼

Ð ( á Ô 5 Å q Â Òì r s ¸ ú e .

NaI(Tl) Ø ¦ l \ + 874 V_ · ú ` ¦ # Q

⁶⁰

Co_ x ß ¼

¸ ú ¸2 ¤ % i . \ -t ì r K 0 p x(FWHM/E

γ

) É r 1.332 MeV \ " f 7.5 %% i ¦, ³ ðï r " é ¶

⁶⁰

Co,

²⁰⁷

Bi,

137

Cs` ¦ s 6 x # \ -t §& ñ ` ¦ % i . ( á Ô % 3 ] jr Û

¼% 7 _ z ´+ « >\ H

⁶⁰

Co_ y s Å Ò Ø ¦ l NaI(Tl)

\

[ þ t # Q ¦, e ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l \ H f ] X [ þ t # Q H כ ` ¦ }

l 0 AK 5 × 6 × 1(t) cm

³

ß ¼l _ ± ú \ f â 6 mm ½ ¨

(3)

Fig. 3. Gamma ray spectra measured by the plastic scin- tillation detector.

"

í ` ¦ Ý ü # Q c + t o B js ' \ ¦ ë ß [ þ t% 3 . ¢ ¸ô Ç ~ ½ Ó 0 p x` ¦

´

òõ & h Ü ¼ Ð ` l 0 A # î ß A á ¤ t 2 £ § s 33 cms ¦ ¿ º a

6 cm, Z } s 32.5 cm " é ¶+ þ A ¦o ¸ ª _ ± ú ` ^

Ð ( á Ô % 3 ] j z ´+ « > © u _ \ P ` ¦ ¢ - a y Ñ ü t Q ¤ .

Fig. 4 H ( á Ô % 3 ] jr Û ¼% 7 _ 8 £ ¤& ñ r Ð ¸\ ¦ · p

. $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ F g 7 £ x C ' a \ " f ¸ H E ¸× ¼

ñ\ ¦ Ñ ü t Ð ¾ º# Q ô Ç A á ¤ É r ± ú ÐÕ ª ñ Ð ¦, É r ô

Ç A á ¤ É r ó ø ÍZ > l (Discriminator, ë H) 3 · ú -10 mV)\ ¦ s 6

x # NIM ñ Ð Ë ¨% 3 . ¿ º F g 7 £ x C ' a_ NIM

ñ H r OR> s à Ô(Phillips Scientific, Quad Four-fold N755) \ ¦ : x K # QÖ ¼ ô Ç A á ¤ s ñ\ ¦ ? / 8 ¸ à Ôo \ ¦

¸2 ¤ % i . s ñ\ ¦ veto ñ Ð Ë ¨# Q NaI(Tl)\

"

f ë ß H NIM ñü < AND> s à Ô(N755) Ð [ þ t # Q H % i 1 l x r

> Ã º r Ð\ ¦ Ë ¨" 4 . s AND> s à Ô\ " f ¸ H NIM

ñ_ ; ¤` ¦ 1.2 mus Ð Z þ t 9 NaI(Tl)\ " f ¸ H ± ú

ÐÕ ª ñ(y û Zr ç ß 300 ns) Ø æì r y [ þ t # Q ¸2 ¤ % i

. s NIM ñ\ ¦ > s à Ô ñ Ð # ¿ º @ /_ $ 3 F ge ¦

Fig. 4. Block diagram of trigger electronics for the plastic-NaI(Tl) Compton-suppression system test.

Fig. 5. Compton-suppressed

⁶⁰

Co gamma -ray spec- trum (dotted line) is overlaid with unsuppressed spec- trum (solid line). Natural background spectrum is also shown in the bottom.

Û

¼h Ë : Ø ¦ l ü < NaI(Tl) Ø ¦ l _ ± ú ÐÕ ª ñ\ ¦ 12 q à

Ô CAMAC ADC(Phillips Scientific, QDC7166) Ð { 9 % 3

. { 9 # Q [ þ t ADCX <s ' H PCI-CAMAC ! QÛ ¼\ ¦ : x K o

³ n q Û ¼ PC(RedHat 7.3) Ð X <s ' \ ¦ Ã º| 9 # l 2 ¤ % i

. X <s ' Ã º| 9 á Ô ÐÕ ªÏ þ É r C Ð $ í % i ¦, 6 x '

` s Û ¼ H Tcl/Tk\ ¦ s 6 x % i .

8 £

¤& ñ " é ¶` ¦ V , t · ú § É r © I \ " f NaI(Tl) Ø ¦ l ë ß

×

¼ H > s à Ô ñî ß \ Ä º y [ þ t # Q ¸ H ~ ½ Ó 0 p x_ % ò

¾ Ós \ O ÷ & H t 8 £ ¤& ñ % i . ± ú ` ^ \ O H â Ä º

í{ © 620> h Å H ~ ½ Ó 0 p x ñ [ þ t # Q M ® o H X < ¿ ºa

6 cm ± ú ` ^ î ß \ e H â Ä º\ í{ © 11> h & ñ

¸ Ð © { © y × ¦ # Q [ þ t% 3 . ( á Ô % 3 ] j r Û ¼% 7 _ : £ ¤$ í ` ¦

¨ î

l 0 Aô Ç 8 £ ¤& ñ " é ¶ É r 91kBq

⁶⁰

Co ü < 21kBq

²⁰⁷

Bi\ ¦ s

6 x % i .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Fig. 5 H

⁶⁰

Co " é ¶_ y \ -t Û ¼& 7 à Ô! 3 \ ¦

· p . z ´ É r $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l _ ñü < ' a > \ O s

NaI(Tl) Ø ¦ l _ ñë ß ~ Ã Î É r â Ä ºs . 1173 keVü <

1332 keV_ : £ ¤$ í y õ < Êa A \ Å Ò É r ß ¼l

Ð ~ ½ Ó 0 p x_ % ò ¾ Ó ¸ e . 1332 keV_ y

_ â Ä º ( á Ô = å Qé ß \ -t 1118 keVs Ù ¼ Ð 7.5

%_ \ -t ì r K 0 p x` ¦ NaI(Tl) Ø ¦ l \ " f H ì r o

÷

&# Q Ðs t · ú § H . ì ø Í , 1173 keV y s Ê ê~ ½ Ó ( á

Ô í ß ê ø ÍÜ ¼ Ð ë ß H = å Qé ß s 963 keV\ " f Ð . s Ð

± ú

É r \ -t Ð ° ú Ã º2 ¤ & h & h 7 £ x H כ É r ü @Â Ò ± ú `

(4)

Fig. 6. Compton suppression factor is shown as a func- tion of incident gamma energy.

^

\ " f Ê ê~ ½ Ó ( á Ô í ß ê ø Í` ¦ { 9 Ü ¼& r NaI(Tl) Ø ¦ l

Ð [ þ t # Q : r Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Íx ß ¼ l M :ë H s .

$ 3

F ge ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l _ ñ\ ¦ s 6 xô Ç ( á Ô % 3 ] jr Û

¼% 7 _ â Ä º y \ -t Û ¼& 7 à Ô! 3 s Fig. 5\ & h Ü ¼

Ð e . : £ ¤$ í y x ß ¼ H _ × ¦ t · ú § É r G (

Ô 5 Å q Â Òì r ÷ rë ß m Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Íx ß ¼\ " f 8 ´ ú §s

×

¦ # Q H כ ` ¦ · ú Ã º e . \ O × ¦% 3 H t ( á Ô % 3 ] j

õ Ê ê_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ è H ° ú כ ( á Ô % 3 ] jt Ã º\ ¦ \

-t \ Fig. 6\ ? /% 3 .

(

á Ô % 3 ] jt Ã º H ( á Ô = å Qé ß \ " f 1.6s ¦ \ - t

& h & h ± ú t " f þ j ¦ 4& ñ ¸ t ° ú כ` ¦ · p . Ä º

$ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ Ä »´ ò" é ¶ ñ(Z = 3.5) x 9 ¸(ρ = 1.06 g/cm

³

) NaI(Tl)(Z = 32, ρ = 3.67 g/cm

³

) s BGO(Z = 26, ρ = 7.13 g/cm

³

) ü < ° ú É r Á ºl $ 3 F g ^ \ q K

s × ¦{ 9 Ã º e H כ Ü ¼ Ð z ¤ . $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ â Ä

º : r z ´+ « >_ NaI(Tl) Å Ò Ø ¦ l \ " f ¸ H ( á Ô í ß ê ø Í y

_ \ -t \ ¦ ¸¿ º Ø ¦ | j Ë µ[ þ t . r ô Ç

8 ( á Ô í ß ê ø Í` ¦ ô Ç y _ \ -t \ ¦ Ø ¦ H כ s

@ /Â Òì r s l M :ë H \ ´ òÖ ¦ \ " f b # Qt H > Ð: x s .

Õ

ª Q ¸Õ ªë ß \ -t ¸ Ø æì r y ( á Ô % 3 ] j veto ñ

\

¦ ë ß [ þ t Ã º e > $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l _ F g 7 £ x C ' a _ s 1 p q` ¦ þ j@ /ô Ç Z þ t o ¦ ó ø ÍZ > l _ ë H) 3 · ú ` ¦ þ j@ /ô Ç

±

ú Æ Ò# Q 8 £ ¤& ñ ô Ç כ s ( á Ô % 3 ] j\ H ´ òõ \ ¦ : r s Ä »s

.

y

\ -t \ ( á Ô % 3 ] jt Ã º Ø Ô>

z ¤ . y x ß ¼\ " f ( á Ô = å Qé ß s \ & h 7 £ x

Fig. 7. Compton-suppressed 207Bi gamma -ray spec- trum.

H כ É r Fig. 7_ ¶ ú { 9 Fig. A0 Au _ Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_ â Ä

º\ " f B0 Au _ ¸Ú æ s t $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ ¿ ºa Z þ t

#

Q H כ \ q Y Vô Ç . Õ ª 6 £ § \ P ` ¦ 5 g NaI(Tl)

&

î r / B M s D0 Au s . s M : ( á Ô % 3 ] jt Ã º 2\

¾

ú > è ß . Õ ªo ¦ ° ú l 500 keVs Ê ê\ " f A A á ¤ Ü

¼ Ð 300 keV t 7 £ x ô Ç כ É r ü @Â Ò ± ú ` ^ \ " f Ê ê~ ½ Ó í

ß ê ø ÍÜ ¼ Ð ÷ &[ t : r y ` ¦ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l \ " f

¸ H כ É r l , כ K 300 keV& ñ ¸s .

Fig. 7 É r

²⁰⁷

Bi_ y \ @ /ô Ç ( á Ô % 3 ] j Û ¼& 7 à Ô! 3

`

¦ · p כ s . 570 keVü < 1064 keV_ x ß ¼ ¸ ú

e .

⁶⁰

Co Ð ± ú É r \ -t _ y _ â Ä º ¸ q 5

p

wô Ç & ñ ¸ Ð ( á Ô % 3 ] j ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e .

IV. + s Ç Â ] Ø

f

] X ] j ô Ç " é ¶: x+ þ A e ¦ o Û ¼w E $ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l

\

¦ s 6 xô Ç ( á Ô % 3 ] j NaI(Tl) Ø ¦ l _ : £ ¤$ í ` ¦ ¸

%

i . 18 cmφ×20 cm_ ý aÄ ºì r o + þ A " é ¶: x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë : Ü

¼ Ð & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

³

NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ Ñ ü t Q ø

ß r Û ¼% 7 _ ( á Ô % 3 ] jt Ã º\ ¦

⁶⁰

Co ü <

²⁰⁷

Bi y " é ¶

`

¦ s 6 x # ½ ¨ % i . ( á Ô 5 Å q Â Òì r \ @ /K " f >

H 1.6 \ " f 2 t ( á Ô í ß ê ø Í_ % ò ¾ Ó` ¦ × ¦{ 9 Ã º e % 3 ¦, ü @Â Ò ± ú ` ^ ÐÂ Ò' Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_ % ò ¾ Ó` ¦ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :

Ø ¦ l ´ òõ & h Ü ¼ Ð ] j r & Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_ \ -t H %

\

" f þ j ¦ % 3 ] jq 4 ÷ &% 3 . Ä »´ ò" é ¶ ñ ¦

(5)

Ã

ºa y × ¼ 2 ; .

Y c

p w Ã U Ø ô

[1] C. S. Lee, Y. K. Kwon, J. H. Lee, J. H. Kim, J. Y.

Kim and J. Y. Moon, J. Korean Phys. Soc. 40, 807 (2002).

[2] H. M. Badran and T. Sharshar, Nucl. Instr. and

Lee, Appl. Radiat. and Isot. 58, 579 (2003).

[8] M. J. A. de Voigt, J. C. Bacelar, S. L. Micek, P.

Schotanus, B. A. W. Verhoef, Y. J. E. Wintraecken and P. Vermeulen, Nucl. Instr. and Meth. A356, 362 (1995).

[9] Y. S. Kang and S. Y. Lee, SAEMULLI 11, 97 (1971).

[10] S. T. Park, Y. S. Kang, T. K. Yang, G. D. Kim, D.

W. Lee, T. I. Ro and S. Y. Lee, SAEMULLI 36, 572

(1996).

(6)

Characteristics of a Compton Suppression NaI(Tl) Detector with a Cylindrical Plastic Scintillator

J.Y. Park, B. H. Choi, H. S. Lee,

^∗

D. S. Ahn and S. J. Kim Department of Physics, Pusan National University, Busan 609-735

J. K. Ahn

Department of Physics, Nuclear Physics and Radiation Technology Institute (NuRI), Pusan National University, Busan 609-735

(Received 27 October 2003)

A Compton-suppression NaI(Tl) detector has been designed and its performance has been tested using

⁶⁰

Co and

²⁰⁷

Bi standard sources. We have made a large polystyrene scintillator of 18 cmφ ×20 cm length from styrene, PPO and POPOP. The NaI(Tl) detector, 4 × 4 × 5 cm

³

, is surrounded by a cylindrical plastic scintillator and a lead shielding block. Two plastic scintillator signals and a NaI(Tl) detector signal are digitized by using a 12-bit CAMAC analog - to digital convertor (ADC). The Compton-suppression factor ranges from 1.6 at the Compton-edge to 4 for the back- scattered peak. The plastic scintillator turns out to have a very good performance for the Compton suppression in the region of Compton continuum and of backscattering from the surrounding shield materials.

PACS numbers: 07.85, 29.40.Mc

Keywords: Plastic scintillator, Polystyrene, Gamma-ray, Compton suppression, NaI(Tl) detector

∗

E-mail: [email protected]

aÄ ºì r o + þ A " é ¶:  x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j   % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

"

é

¶:  x+ þ A e  ¦ o Û ¼w E $  $ 3 F ge  ¦ Û ¼h Ë :`  ¦ ] j   #  NaI(Tl)  Ø  ¦ l \  ¦ Ñ ü t  Qø ß  (  á Ô  % 3 ] j y       Ø  ¦ r  Û

¼% 7 _  : £ ¤$ í `  ¦   ½ ¨ % i  . Û ¼w E $ \  PPOõ  POPOP\  ¦  D ¥½ + Ë #  ×  æ½ + Ëì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð 18 cmφ× 20 cm_  ý

aÄ ºì  r o + þ A " é ¶:  x $ 3 F ge  ¦ Û ¼h Ë :`  ¦ ] j   % i  .   & ñ ß ¼l  4 × 4 × 5 cm

  NaI(Tl)  Ø  ¦ l \  ¦  _  4π sr`  ¦ Ñ ü t  Q  ¦ 2  u  F g   7 £ x C   ' a ¿ º > h\ " f  : r   ñü < NaI(Tl)  Ø  ¦ l    ñ\  ¦ CAMAC ADC



Ð { 9 % 3  .

Co ü <

Bi y     " é ¶`  ¦ s 6 x #  y     \  -t \    É r (  á Ô  % 3 ] jq \  ¦  ¸ ô  Ç   õ , (

 á Ô  % 3 ] jt Ã º = å Qé ß \ " f 1.6s  ¦ Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Íx ß ¼   H % \ " f þ j@ / 4 t  % 3 % 3  . ] j  ô  Ç $ 3 F ge  ¦  Û

¼h Ë :Ü ¼ Ð  Å Ò a % ~ É r (  á Ô  % 3 ] j´ òõ \  ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9 Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_  % ò  ¾ Ó`  ¦  Å Ò ´ òõ & h Ü ¼ Ð ×  ¦ # ×  ¦ Ã º e   6

£

§`  ¦ S X    % i  .

PACS numbers: 07.85, 29.40.Mc

Keywords: e  ¦ o Û ¼w E $ , e  ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g ^ , y     , (  á Ô  % 3 ] j, NaI(Tl)   Ø  ¦ l 

I. " e Â ] Ø

± ú

 É r \  -t _  y     ì  rF g < Æ É r Ù þ ½ ¨ ¸  Ù þ ì ø Í6 £ x_   

½

¨ ÷  rë ß   m   ¨ 8  â ~ ½ Ó 0 p x_  Ù þ 7 á xì  r$ 3 \  ¸  © { © y  ×  æ כ

¹ô  Ç ì  r  s  . y      É r ± ú  É r \  -t \ " f F g  ´ òõ , (   á

Ô  í ß ê ø Í,    - ª      © Ò q t$ í 1 p x Ü ¼ Ð   Ø  ¦ l î ß \ " f \ 



-t \  ¦ { 9 # Q   Ø  ¦ s   ) a .   Ø  ¦ l  Á ºô  Çs  ß ¼   [ þ t # Q



: r y     _  \  -t (E

)\  ¦    Ø  ¦½ + É Ã º e  t ë ß , ß ¼l 

Ä

»ô  Çô  Ç  â Ä º\  (  á Ô  í ß ê ø Í`  ¦ ô  Ç y      É r [ þ t # Q : r y   

 

\  @ /K  θy  `  ¦ t   H  â Ä º\ 

E

= E

1 + E

m

c

(1 − cos θ)

, (1)

_  \  -t \  ¦ t  ¦   Ø  ¦ l  µ 1 ÚÜ ¼ Ð  4 R ç ß  . s  M : ë

 H \  (  á Ô  = å Qé ß (Compton-edge)\ " f s # Qt   H (  á Ô 

 

5 Å q Â Òì  r s   è ß  . ± ú  É r \  -t _  y     Û ¼& 7 à Ô! 3  _

 ì  r$ 3  É r    2 MeV  - Q t      H    ~ ½ Ó 0 p x ÷  r ë

ß  m   s  (  á Ô    5 Å q Â Òì  r`  ¦ \ O    ×  ¦ s   H  



©  ×  æ כ ¹ô  Ç  ' a| s   [1].

E-mail: [email protected]



  ~ ½ Ó 0 p x É r " é ¶    ñ  H Ó ü t| 9  Ð y     `  ¦ 

`

  ¦, (  á Ô    5 Å q Â Òì  r É r  Ð:  x y       Ø  ¦ l    

\

 (  á Ô  í ß ê ø Í y     `  ¦   Ø  ¦ #  ] j    H (  á Ô 

%

3 ] jr Û ¼% 7 `  ¦  6 xô  Ç . (  á Ô  í ß ê ø Í   Ø  ¦ l   H Å Ò Ð BGO(Bi

Ge

O

)  NaI(Tl)  Ø  ¦ l \  ¦ ´ ú §s    H  [2–8].

NaI(Tl) É r ´ òÖ  ¦ s  Z  }  ¦ \  -t  ì  r K 0 p x s  @ /^  Ð a % ~ t ë ß , BGO \  q K  x 9  ¸ ± ú  (ρ = 3.67 g/cm

)   Ø  ¦ l  & 



ô  Ç . s ü < ì ø Í  , BGO  H $ t 0 p x s   Ã Ì Z 4 #      ¸

÷

&t ë ß , $ 3 F g ´ òÖ  ¦ õ  \  -t  ì  r K 0 p x s  b  # Q  .  : r   ½ ¨

\

" f  H e  ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g  Ø  ¦ l \  ¦ f  ] X ] j   #  (  á Ô  í ß  ê

ø Í   Ø  ¦ l  Ð  6 x % i  .

$ 3

F ge  ¦ Û ¼h Ë :(CH) É r Ä »´ ò" é ¶    ñ     y     _ 

\

 -t \  ¦   Ø  ¦   H X <  H ´ òÖ  ¦ s   © { © y  ± ú  ¦ \  -t  ì  r K

0 p x s  BGO  NaI(Tl)\  q K   © { © y  b  # Q  . Õ ª Q

 $ 3 F g ^ _  ß ¼l ü <  ¸ ª `  ¦  Ä » F  Ð ] j  ½ + É Ã º e   ¦, í

ß ê ø Í ) a y     _  \  -t  { 9 Â Òì  rë ß    Ø  ¦  8  ¸ (  á Ô 

%

3 ] j\  ¦ ½ + É Ã º e  l  M :ë  H \ , q 6 x s  & h >  × ¼  H  © & h õ   < Ê a

 (  á Ô  % 3 ] j6 x Ü ¼ Ð Å Ò3 l q½ + É ë ß    [9,10].  : r  7 Hë  H \ 

"

aÄ ºì r o + þ A " é ¶: x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

¶: x+ þ A e ¦ o Û ¼w E $ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j # NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ Ñ ü t Qø ß ( á Ô % 3 ] j y Ø ¦ r Û

¼% 7 _ : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i . Û ¼w E $ \ PPOõ POPOP\ ¦ D ¥½ + Ë # × æ½ + Ëì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð 18 cmφ× 20 cm_ ý

aÄ ºì r o + þ A " é ¶: x $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j % i . & ñ ß ¼l 4 × 4 × 5 cm

NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ _ 4π sr` ¦ Ñ ü t Q ¦ 2 u F g 7 £ x C ' a ¿ º > h\ " f : r ñü < NaI(Tl) Ø ¦ l ñ\ ¦ CAMAC ADC

Ð { 9 % 3 .

Bi y " é ¶` ¦ s 6 x # y \ -t \ É r ( á Ô % 3 ] jq \ ¦ ¸ ô Ç õ , (

á Ô % 3 ] jt Ã º = å Qé ß \ " f 1.6s ¦ Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Íx ß ¼ H % \ " f þ j@ / 4 t % 3 % 3 . ] j ô Ç $ 3 F ge ¦ Û

¼h Ë :Ü ¼ Ð Å Ò a % ~ É r ( á Ô % 3 ] j´ òõ \ ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9 Ê ê~ ½ Óí ß ê ø Í_ % ò ¾ Ó` ¦ Å Ò ´ òõ & h Ü ¼ Ð × ¦ # × ¦ Ã º e 6

§` ¦ S X % i .

Keywords: e ¦ o Û ¼w E $ , e ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g ^ , y , ( á Ô % 3 ] j, NaI(Tl) Ø ¦ l

É r \ -t _ y ì rF g < Æ É r Ù þ ½ ¨ ¸ Ù þ ì ø Í6 £ x_

¨ ÷ rë ß m ¨ 8 â ~ ½ Ó 0 p x_ Ù þ 7 á xì r$ 3 \ ¸ © { © y × æ כ

¹ô Ç ì r s . y É r ± ú É r \ -t \ " f F g ´ òõ , ( á

Ô í ß ê ø Í, - ª © Ò q t$ í 1 p x Ü ¼ Ð Ø ¦ l î ß \ " f \

-t \ ¦ { 9 # Q Ø ¦ s ) a . Ø ¦ l Á ºô Çs ß ¼ [ þ t # Q

: r y _ \ -t (E

)\ ¦ Ø ¦½ + É Ã º e t ë ß , ß ¼l

»ô Çô Ç â Ä º\ ( á Ô í ß ê ø Í` ¦ ô Ç y É r [ þ t # Q : r y

\ @ /K θy ` ¦ t H â Ä º\

_ \ -t \ ¦ t ¦ Ø ¦ l µ 1 ÚÜ ¼ Ð 4 R ç ß . s M : ë

H \ ( á Ô = å Qé ß (Compton-edge)\ " f s # Qt H ( á Ô

5 Å q Â Òì r s è ß . ± ú É r \ -t _ y Û ¼& 7 à Ô! 3 _

ì r$ 3 É r 2 MeV - Q t H ~ ½ Ó 0 p x ÷ r ë

ß m s ( á Ô 5 Å q Â Òì r` ¦ \ O × ¦ s H

© × æ כ ¹ô Ç ' a| s [1].

~ ½ Ó 0 p x É r " é ¶ ñ H Ó ü t| 9 Ð y ` ¦

¦, ( á Ô 5 Å q Â Òì r É r Ð: x y Ø ¦ l

( á Ô í ß ê ø Í y ` ¦ Ø ¦ # ] j H ( á Ô

3 ] jr Û ¼% 7 ` ¦ 6 xô Ç . ( á Ô í ß ê ø Í Ø ¦ l H Å Ò Ð BGO(Bi

) NaI(Tl) Ø ¦ l \ ¦ ´ ú §s H [2–8].

NaI(Tl) É r ´ òÖ ¦ s Z } ¦ \ -t ì r K 0 p x s @ /^ Ð a % ~ t ë ß , BGO \ q K x 9 ¸ ± ú (ρ = 3.67 g/cm

) Ø ¦ l &

ô Ç . s ü < ì ø Í , BGO H $ t 0 p x s Ã Ì Z 4 # ¸

&t ë ß , $ 3 F g ´ òÖ ¦ õ \ -t ì r K 0 p x s b # Q . : r ½ ¨

" f H e ¦ Û ¼h Ë : $ 3 F g Ø ¦ l \ ¦ f ] X ] j # ( á Ô í ß ê

ø Í Ø ¦ l Ð 6 x % i .

F ge ¦ Û ¼h Ë :(CH) É r Ä »´ ò" é ¶ ñ y _

-t \ ¦ Ø ¦ H X < H ´ òÖ ¦ s © { © y ± ú ¦ \ -t ì r K

0 p x s BGO NaI(Tl)\ q K © { © y b # Q . Õ ª Q

$ 3 F g ^ _ ß ¼l ü < ¸ ª ` ¦ Ä » F Ð ] j ½ + É Ã º e ¦, í

ß ê ø Í ) a y _ \ -t { 9 Â Òì rë ß Ø ¦ 8 ¸ ( á Ô

3 ] j\ ¦ ½ + É Ã º e l M :ë H \ , q 6 x s & h > × ¼ H © & h õ < Ê a

( á Ô % 3 ] j6 x Ü ¼ Ð Å Ò3 l q½ + É ë ß [9,10]. : r 7 Hë H \

f H f ] X ] j ô Ç " é ¶: x+ þ A $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ s 6 x # ( á

Ô % 3 ] jr Û ¼% 7 ` ¦ > hµ 1 Ï % i . s r Û ¼% 7 _ y \

-t \ É r ( á Ô % 3 ] jq \ ¦ ½ ¨ ¦ ( á Ô % 3 ] j\ ¦ 0 A ô

Ç Ø ¦ l Ð" f 0 p x$ í ` ¦ 7 H_ ô Ç .

¼w E $ (C

)6 x B \ ] j16 x| 9 PPO(2.3- diphenyloxazole) ü < ] j26 x| 9 POPOP (1,4-Bis(2- (phenyloxazolyl))-benzene)\ ¦ V , # Q $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] j

% i . POPOP H PPO \ " f ¸ H ü @ % ò % i _

© ` ¦ f ¨ Ã º # F g 7 £ x C ' a s Ø ¦½ + É Ã º e H r F

g % ò % i _ © Ü ¼ Ð Ë ¨# Q y n C` ¦ ? / H % i ½ + É` ¦ ô Ç .

5 o ' q s & \ ¦ × æ½ + Ë6 x l Ð s 6 x # ¿ º > h_ $ 3 F ge ¦ Û

¼h Ë :` ¦ ] j % i . é ß | ¾ Ó^ Û ¼w E $ \ PPOü < POPOP

¦ y y 907 : 4 : 0.1_ | 9 | ¾ Óq Ð D ¥½ + Ë # §ì ø Íl Ð ¸ ú [ O

% 3 . Õ ª 6 £ §, s D ¥½ + Ë6 xÓ o` ¦ / B N l ì r0 Al _ l Ð

V , # Q r ç ß { © 40

C_ 5 Å q ¸ Ð 120

C t ` ¦ 9, × æ½ + Ë ì

ø Í6 £ x s { 9 # Q ¸2 ¤ 24 r ç ß 1 l xî ß 120

C` ¦ Ä »t % i .

æ½ + Ëì ø Í6 £ x Ê ê © : r \ " f Í ty r Ê ê × æ½ + Ë6 x l q s & ü <

r o r ( .

2 £ § s 18 cm " é ¶: x+ þ A $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ] X l

Ð ì ø ÍÜ ¼ Ð ¾ º ¦, " é ¶: x x 9 Â Òì r \ " f 11 mm t & h \

Ð 45 mm, [ j Ð 45 mm, ¿ ºa 65 mm y < Ì` ¦ ? /# Q NaI(Tl) Ø ¦ l Õ ª î ß \ " f ¦& ñ | ¨ c Ã º e ¸2 ¤ % i .

F ge ¦ Û ¼h Ë : ³ ð ` ¦ % 6 £ § \ í(100 - 1200 ) Ð ô

Ç 6 £ §, · ú À Òp ³ o u À Ò(200 mesh) Ð % i . Õ ªa Ë >

1 É r ] j ô Ç $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ µ 1 ÏF g Û ¼& 7 à Ô! 3 õ È Òõ Û ¼& 7 à Ô

3 ` ¦ · p . 420 nm © \ " f © ´ ú § É r $ 3 F g` ¦ ? /

H Bicron _ BC-408õ _ q 5 p w . È Òõ Û ¼& 7 à Ô! 3

É

r © s 400 nms © \ " f _ { 9 & ñ > { 9

h Ü ¼ Ð : r 420 nm H % _ $ 3 F g É r $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :` ¦ ¸ ú È

Òõ H כ ` ¦ Ð# ï r .

(

á Ô % 3 ] jr Û ¼% 7 _ $ 3 F ge ¦ Û ¼h Ë :_ ^ ³ ð ` ¦ · ú À

Òp ³ o u } Ü ¼ Ð y ì ø Í ¸ ú ÷ & ¸2 ¤ ¦, [ þ t # Q H y n C

¦ é ß l 0 A # É r q u ´ Ð Ø ¦ l ^ \ ¦ s × æ Ü ¼