Study of response function measured by a Ge detector to a laser Compton-backscattered photon beam compared with calculation by EGS4/PRESTA code taking account of the source size

Abstract

A Laser Compton-backscattered (LCS) photon beam, which has a quasi-monoenergetic distribution in the energy range up to 20 MeV, can be used for the calibration purpose of gamma ray detectors. In order to determine the fluence of a LCS photon beam by using a coaxial type Ge detector, the EGS4 (Electron Gamma Shower version 4)/PRESTA (Parameter Reduced Electron-Step Transport Algorithm) Monte Carlo code has been used to calculate response functions, total and full-energy peak efficiencies. An uniform rectangular parallelepiped source model used before in the EGS4 (Electron Gamma Shower version 4) code has been replaced by the model which has a more realistic model expressed by an x-direction or y-direction Gaussian distribution on the cross section perpendicular to the electron beam. The calculation was performed under the beam condition incident on the different position on the detector, vertically and horizontally. The results suggested that the pulse height spectra calculated by the EGS4 (Electron Gamma Shower version 4)/PRESTA code agreed very well with the measured spectra, if the LCS beam was incident at the center of the cylindrical Ge detector vertically and at the +2.02 cm position from the cylindrical axis of a Ge crystal horizontally. The full energy peak efficiency became larger in these cases. These beam conditions would be used as a reference irradiation condition to measure the photon fluence precisely. A further measurement and an improvement of the calculation for the LCS photon beam would be continued at other energies to establish a photon calibration field at high energy regions.

最大20MeVまでのエネルギー範囲で準単一エネルギー分布をするレーザCompton後方散乱(LCS)光子ビームをγ線検出器の較正目的に用いることが可能である。同軸型Ge検出器を用いてLCS光子ビームのフルエンスを決定するため、応答関数、全エネルギーおよび完全エネルギーピーク効率を計算するためEGS4(Electron Gamma Shower version 4)/PRESTA(Parameter Reduced Electron-Step Transport Algorithm)モンテカルロコードを適用した。EGS4コードで以前に用いた均一矩形平行6面体線源モデルを、電子ビームに対して垂直な断面積上のx-方向またはy-方向のガウス分布で表現される、より現実的なモデルを有するモデルと置換えた。検出器の異なる位置に垂直および水平に入射するビーム条件下で計算を行った。計算結果は、LCSビームが円筒形Ge検出器の中心に垂直に、また、Ge結晶の円筒軸から+2.02cmの位置に水平に入射する場合には、EGS4(Electron Gamma Shower version 4)/PRESTAコードを適用して計算したパルス波高スペクトルは測定したスペクトルと非常によく一致することを示唆した。これらの場合、最大エネルギーピーク効率は大きくなった。これらのビーム条件を、光子フルエンスを正確に測定するための規準照射条件として使用する予定である。LCS光子ビームに対する今後の測定と計算の改良は、高エネルギー領域における光子較正分野を確立するため別のエネルギー値で継続する予定である。