Intrinsic challenges in x-ray spectrometry instrumentation with CdTe diode detector

Matheus Rebello do Nascimento; Jose Guilherme Pereira Peixoto; Leonardo de Castro Pacífico; Eric Matos Macêdo

doi:10.15392/bjrs.v9i2C.1665

Authors

Matheus Rebello do Nascimento Universidade do Estado do Rio de Janeiro e Instituto de Radioproteção e Dosimetria https://orcid.org/0000-0002-4038-6556
Jose Guilherme Pereira Peixoto Instituto de Radioproteção e Dosimetria e Universidade do Estado do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0002-3136-0223
Leonardo de Castro Pacífico Instituto de Radioproteção e Dosimetria e Universidade do Estado do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0002-9054-6140
Eric Matos Macêdo Instituto de Radioproteção e Dosimetria e Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia

DOI:

https://doi.org/10.15392/bjrs.v9i2C.1665

Keywords:

X-ray Spectrometry, CdTe Spectrometer, ISO 4037-1

Abstract

The X-ray spectrometry is subject to a diversity of problems that distort the measured beam. To observe them, spectra from N20, N25, N30, N60, N80, and N100 radiation qualities were obtained and evaluated their non-correction impact in the values of mean energy when compared with the requirements on ISO 4037-1 standard. The error percentages calculated were 2%, 2%, 2%, 11%, 9%, and 6%, respectively, related to partial energy deposition, efficiency loss, and charge trapping. These results suggest the need for correction of measured spectra, mainly for voltages higher than 30 kV.

Views: 222
PDF Downloads: 285

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Matheus Rebello do Nascimento, Universidade do Estado do Rio de Janeiro e Instituto de Radioproteção e Dosimetria

Atualmente está na graduação em física na Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) e é bolsista de Iniciação científica no Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD) na área de Metrologia das Radiações Ionizantes. A pesquisa desenvolvida explora a instrumentação acerca da espectrometria de raios x e a integração dessa técnica experimental com a simulação computacional via Método de Monte Carlo, empregando o código EGSnrc.

Leonardo de Castro Pacífico, Instituto de Radioproteção e Dosimetria e Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Possui graduação em Física pela Universidade Federal de Juiz de Fora (2008). Especialista em física médica em radiodiagnóstico pelo Instituo Nacional de Câncer (INCA) e supervisor de radioproteção (SPR) em medicina nuclear certificado pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Graduando em sistema de informações pela universidade Estácio de Sá e doutorando em física médica, área metrologia as radiações ionizantes, pelo Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD) - Rio de Janeiro.
Atualmente é pesquisador no Laboratório de Ciências Radiológicas (LCR) / UERJ, contemplando as áreas: metrologia das radiações ionizantes, radiobiologia, dosimetria em tomografia, mamografia e ensino de física médica. Também atua como SPR em medicina nuclear e irradiação de sangue.
É sócio da Associação Brasileira de Física Médica ( ABFM), da Sociedade Brasileira de Computação (SBC) e da Sociedade Brasileira de Metrologia (SBM).

Eric Matos Macêdo, Instituto de Radioproteção e Dosimetria e Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia

Doutorando em Radioproteção e Dosimetria (Ênfase: Metrologia) pelo IRD/CNEN. Mestre em Radioproteção e Dosimetria (Ênfase: Metrologia das Radiações Ionizantes) pelo Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD) da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) [2020]. Especialista em Engenharia Clínica pela Universidade Federal da Bahia - UFBA [2014]. Bacharel em Física Médica pela Universidade Federal de Sergipe - UFS [2011].

References

TOMAL, A., J. C. SANTOS, P. R. COSTA, A. H. LOPEZ GONZALES, E M. E. POLETTI. Monte Carlo simulation of the response functions of CdTe detectors to be applied in x-ray spectroscopy. Applied Radiation and Isotopes, 2015.

ISO. Radiological Protection - X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters and for determining their response function as a function of photon energy - Part 1: Radiation characteristics and methods. 1996.

Gilmore, Gordon. Practical Gamma-ray Spectrometry. John Wiley & Sons, Ltd, 2008.

Amptek. Application Note ANCZT-2 Rev. 3 Charge Trapping in XR-100T-CdTe and -CZT Detectors. Available at: <https://www.amptek.com/-/media/ametekamptek/documents/resources/anczt2.pdf>. Last accessed: June 26 of 2020.

Amptek Inc.. PX5 User Manual and Operating Instructions. Available at: < http://atomfizika.elte.hu/muszerek/Amptek/Documentation/User%20Manuals/PX5%20User%20Manual%20A3.pdf >. Last accessed: June 26 of 2020.

Amptek Inc.. Si-PIN vs CdTe Comparison. Available at: <https://www.amptek.com/internal-products/si-pin-vs-cdte-comparison>. Last accessed: April 13 of 2020.

Amptek Inc.. Application Note: Reset Preamplifier. Available at: < https://www.amptek.com/-/media/ametekamptek/documents/products/reset-preamplifier-application-note.pdf?dmc=1&la=en&revision=bbb710d4-9d63-4fbe-97a8-d89f4a886dce>. Last accessed: June 26 of 2020.

Amptek Inc.. X-123 - Complete X-ray Spectrometer with CdTe Detector. Available at: <http://atomfizika.elte.hu/muszerek/Amptek/Documentation/User%20Manuals/X-123%20CdTe%20User%20Manual%20Rev%20A0.pdf>. Last accessed: June of 2020)

Amptek Inc.. What are DP4, PX4 and X123? How are they different?. Available at: <https://www.amptek.com/-/media/ametekamptek/documents/products/digital_faq.pdf>. Last accessed: June 26 of 2020).

STEWART, JAMES. Cálculo, volume 1. Cengage Learning, 2009.

IAEA. Update of X Ray and Gamma Ray Decay Data Standards for Detector Calibration and Others Applications, Volume 1, 2007.

REDUS, ROBERT H., JOHN A. PANTAZIS, THANOS J. PANTAZIS, ALAN C. HUBER, E BRIAN J. CROSS. Characterization of CdTe Detectors for Quantitative X-ray Spectroscopy. IEEE, 2009: 2524-2532.

BIPM. International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms. 2017.