Calculation of Gamma-ray Energy Spectrum for Spherical BGO Scintillation Detector

구형 BGO 섬광 검출기에 대한 감마선 에너지 스펙트럼 계산

The ${\gamma}$-ray deposition spectra were calculated by Monte Calro method to obtain the scintillation characteristics of the ${\gamma}$-ray for BGO scintillation detector with the spherical shape of 1.25 cm radius. The code used in calculating the ${\gamma}$-ray deposition spectra was made for personal computer with qbasic language. Also the ${\gamma}$-ray energy spectra of $^{22}Na$, $^{137}Cs$ and $^{207}Bi$ were measured with the detector. The energy dependent resolution below 2000 keV for the detector was determined by estimating the standard deviation of the photopeak fitted with gaussian function, and $X^{2}$ fitting using Nardi's empirical formula. The measured spectra of $^{22}Na$ and $^{137}Cs$ were compared with the broadened spectra which were obtained by broadening the calculated ${\gamma}$-ray deposition spectra with the energy dependent resolution. The absolute efficiency and the intrinsic peak efficiency of the detector were obtained by calculating the ${\gamma}$-ray deposition spectrum with the code.

반지름이 1.25 cm인 구형 BGO 섬광 검출기의 감마선 검출 특성을 결정하기 위하여 감마선 에너지 deposition 스펙트럼을 Monte Calro법으로 계산하였다. 이때 계산에 이용된 감마선 에너지 deposition 스펙트럼 계산 code는 personal computer 에서 사용할 수 있도록 qbasic을 이용하여 작성하였다. 또한 직접 제작된 구형 BGO 섬광 검출기를 이용하여 방사성 선원 $^{22}Na$, $^{137}Cs$ 및 $^{207}Bi$ 의 감마선 에너지 스펙트럼도 측정하였다. 이 측정 감마선 에너지 스펙트럼의 광전 peak을 Gauss함수로 fitting하여, 광전 peak의 표준편차를 구하고, 이를 Nardi의 경험식을 이용하여 $X^{2}$ fitting하므로서 2000 keV이하의 감마선 에너지에서 구형 BGO 섬광 검출기의 분해능에 대한 에너지 의존성도 조사하였다. 이를 이용하여 에너지 deposition 계산 스펙트럼을 펼치므로서 $^{22}Na$ 및 $^{137}Cs$의 측정 에너지 스펙트럼과 비교하였다. 또한 감마선 에너지 deposition 스펙트럼 계산 code를 이용하여 반지름이 1.25 cm인 구형 BGO 검출기에 대한 절대효율과 고유 peak 효율도 계산하였다.