Design and development of an isotope identification device (RID) based on a low energy resolution CsI(TL) detector integrated with a standard radiation portal monitor (RPM)
Standart radyasyon portal monitörü (RPM) ile entegre edilmiş düşük enerji ayırma güçlü CsI(TL) dedektör esaslı bir izotop tanımlama cihazının (RID) tasarımı ve geliştirilmesi
- Tez No: 1013213
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAHADIR SAYGI, PROF. DR. HALUK YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Nükleer Mühendislik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Nuclear Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gama radyasyonu, Nükleer radyasyon, Nükleer spektroskopi, Radyasyon dedektörü, Gamma radiation, Nuclear radiation, Nuclear spectroscopy, Radiation detector
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Nükleer Bilimler Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde Radyasyon Portal Monitörleri (RPM'ler), ticareti kolaylaştırmak ve nükleer madde emniyetini sağlamak amacıyla havaalanları, sınır kapıları gibi geçiş noktalarında yoğun insan trafiğine sahip alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak hâlihazırda kullanılan standart RPM'lerin büyük bir çoğunluğu yalnızca sayım hızı (cps) ölçümü yapabilmektedir. Gerçek zamanlı radyasyon ölçüm seviyesi, doğal fonu aştığında bir alarm tetiklenmekte ve bu alarm, operasyonel akışı kesintiye uğratan zaman alıcı bir ikincil inceleme sürecini başlatmaktadır. İzotop tanımlama doğruluğunu artırmak ve özellikle birincil inceleme sırasında Doğal Olarak Bulunabilen Radyoaktif Malzemelerin (NORM) veya Teknolojik İşlem Görmüş NORM (TENORM) tespitini iyileştirmek amacıyla, gama spektrumu toplayarak izotop tanımlaması yapabilen Spektroskopik Radyasyon Portal Monitörleri (SRPM'ler) geliştirilmektedir. Bu çalışmada, standart RPM'lere entegre edilebilecek, düşük maliyetli ve kompakt bir spektroskopik dedektör sistemi tasarlanmıştır. Sistem, düşük enerji çözünürlüklü CsI(Tl) sintilatörü ve Silikon Fotoçoğaltıcı (SiPM) içeren bir dedektör ile 10 bit çözünürlüklü, mikrokontrolcü tabanlı çok kanallı analizör (MCA) içermektedir. Kompakt CsI(Tl) dedektörünün izotop tanımlama yeteneği, çeşitli noktasal kaynaklar, uranyum-toryum cevherleri ve sertifikalı referans materyal (ECNRM-171) kullanılarak test edilmiştir. Elde edilen spektrumlarda, ikinci dereceden türev yöntemiyle otomatik olarak fotopik tespiti yapılmakta, ardından Bayesian yöntemi ile özellik çıkarımı (extraction feature) gerçekleştirilmektedir. Geliştirilen veri toplama ve analiz arayüzü, standart 5L Polistiren temelli RPM ile MODBUS-RTU protokolü üzerinden sürekli iletişim kurmakta, alarm durumunda da otomatik olarak spektral veri toplamakta ve gerçek zamanlı otomatik izotop tanımlaması gerçekleştirmektedir. Bu tez çalışması, TÜBİTAK 1005 Programı kapsamında yürütülen“Radyasyon Portal Monitör-üne (RPM) Eşlenik Orta Enerji Ayırma Güçlü CeBr3 Sintilasyon Dedektörlü Bir Sistemle Fotopik Temelli Bayesian İstatistik Yöntemiyle Izotop Tanımlayıcı Cihaz(RID) Geliştirilmesi”başlıklı 124F446 numaralı proje ile desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, Radiation Portal Monitors (RPMs) are widely deployed at transit points such as airports and border crossings to facilitate trade and ensure security during major public events like those held in stadiums, metro stations, and other high-traffic areas. However, most conventional RPMs in use today are only capable of measuring count rates (cps). When real-time radiation levels exceed a preset threshold, an alarm is triggered, initiating a time-consuming secondary inspection process that might interrupt the working flow. In recent years, Spectroscopic Radiation Portal Monitors (SRPMs) have been developed to improve isotope identification accuracy and enhance the detection of Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) during the primary inspections. The primary advantage of SRPMs is their ability to acquire gamma-ray spectra in addition to count rate data, allowing real-time isotope identification. In this study, a detector was developed to be integrated into standard RPMs, enabling them to collect spectral data and perform real-time isotope identification similar to SRPMs. The detector system developed in this thesis comprises a low-resolution CsI(Tl) scintillator coupled with a Silicon Photomultiplier (SiPM), resulting in a compact and cost-effective design. Additionally, a custom-designed microcontroller based 10-bit multi-channel analyzer (MCA) was developed for spectral data acquisition. The isotope identification capability of the compact CsI(Tl) detector was tested using several point sources, uranium-thorium ore samples, and a certified reference material (ECNRM-171). Spectral data were automatically analyzed using a second-derivative method for photopeak detection, followed by determining extraction features via a Bayesian approach. A Python-based Graphical User Interface (GUI) was developed, for this data acquisition and analysis procedure. This software continuously communicates with the standard 5L polystrene based RPM using the MODBUS-RTU protocol and in the event of an alarm, the software automatically triggers spectral acquisition and real-time isotope identification. This thesis has been fully supported by the TÜBİTAK 1005 Project (Project Code: 124F446), titled“Development of an Isotope Identifier Device (RID) Using Photopeak-Based Bayesian Statistics Method Using a Medium Energy Resolution CeBr3 scintillation detector integrating with a Radiation Portal Monitor(RPM).”
Benzer Tezler
- Görsel bildirişimler ve amblem
Başlık çevirisi yok
KAZEM AHMEDZADEH ANVAR
Sanatta Yeterlik
Türkçe
1990
Güzel SanatlarMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiY.DOÇ.DR. ABDULLAH TAŞÇI
- Yer bilimlerinde LA-HR-ICP-MS tekniği ile U-Pb tarihlendirme çalışmaları için metot geliştirilmesi ve uygulanması
Method development and application of U-Pb geochronology in earth sciences using LA-HR-ICP-MS
MERVE CANER
Doktora
Türkçe
2026
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKatı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKİF SARIKAYA
PROF. DR. GÜRSEL SUNAL
- Deniz suyunda bazı organokalaylı bileşiklerin tayini için metot geliştirme ve İzmit Körfezi'ndeki uygulamaları
Method development for determination of some organotin compounds in seawater and applications in Izmit Bay
MURAT TUNÇ
- ICP-MP ile demir analizlerindeki girişim etkilerinin gıda, cam ve su örneklerinde incelenmesi
The investigation of the effects of the interferences on the determination of fe in food, glass and water samples by ICP-MP
MERVE CANER
- Ultra yüksek performanslı çimento esaslı ağır kompozit malzemelerin radyasyon zırhlama özelliklerinin araştırılması
Investigation of radiation shielding properties of ultra high performance cement based heavy composite materials
MUZAFFER MANSUR TÜFEKÇİ
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET GÖKÇE