Simulación Monte Carlo de detectores HPGe para espectrometría gamma

Abstract

Los detectores de germanio son muy utilizados en espectroscopía nuclear de rayos γ debido a su excelente resolución energética. La caracterización de estos espectrómetros se lleva a cabo tanto experimentalmente como mediante la técnica de simulación Monte Carlo, con el objetivo de comprender mejor y cuantificar las principales propiedades del detector. Hemos hecho una serie de medidas experimentales con un detector BEGe para realizar una calibración en energía, resolución FWHM y determinar la eficiencia total y de fotopico del mismo. Hemos aprovechado también para estudiar las ventajas e inconvenientes de las mediciones en geometría cercana, como son los efectos de las coincidencias. Paralelamente hemos realizado simulaciones Monte Carlo con el programa PENELOPE/penEasy y hemos visto cómo sus resultados replican los obtenidos experimentalmente. Finalmente, mediante un proceso de optimización hemos conseguido encontrar algunos parámetros del detector que difieren ligeramente de los indicados por el fabricante.

Germanium detectors are commonly used in nuclear γ-ray spectroscopy due to their excellent energy resolution. The characterization of these spectrometers is carried out both experimentally and through the Monte Carlo simulation technique, aiming to better understand and quantify the detector’s key properties. We have conducted a series of experimental measurements with a BEGe detector to perform energy calibration, FWHM resolution, and determine the total and full-energy peak efficiencies. We have utilized these measurements to investigate the advantages and disadvantages of close-geometry measurements, such as the effects of coincidences. In parallel, we have carried out Monte Carlo simulations using the PENELOPE/penEasy program and observed how the results replicate those obtained experimentally. Finally, through an optimization process, we have managed to find some detector parameters that differ slightly from those specified by the manufacturer.