Das Programmpaket GESPECOR (Germanium Spectrometry Correction) [6,7,8] ist ein auf gammaspektrometrische Fragestellungen ausgerichtetes Monte Carlo Programm und unterscheidet sich somit von universellen Monte Carlo Programmen [9,10,11], die zum Teil zur Simulation von Experimenten in der Hochenergiephysik entwickelt wurden. GESPECOR ist auf jedem IBM-kompatiblen PC lauffähig und benötigt im Vergleich zu den umfassenden Monte Carlo Programmen deutlich weniger Rechenzeit. Zu dem Programmpaket gehören verschiedene Eingaberoutinen zur Definition von Detektor-, Meßgeometrie-, Proben- und Nukliddaten sowie die eigentlichen Monte Carlo Programme zur Berechnung von Selbstabsorptions- und Koinzidenzsummationskorrektionen. Die einzelnen Programmteile werden im folgenden beschrieben.


2.1 Eingabeparameter

Die Eingaberoutinen sind modular aufgebaut, so daß Parameter verschiedener Detektoren mit verschiedenen Meßgeometrien kombiniert werden können. Als Detektortypen können Planar-, Koaxial- und Bohrloch-Detektoren berücksichtigt werden. Über die Eingaberoutine werden die Materialien und Abmessungen des Kristalls, der Totschicht, des Kristallhalters und der Endkappe definiert und in einer „Detektordatei“ abgelegt. Analog werden die Geometriedaten der Meßanordnung und der Probe sowie das Material und die Abmessungen des Probengefäßes in einer „Geometriedatei“ erfaßt. Als Standardgeometrien können zylinderförmige Meßbecher und Marinellibecher definiert werden. Darüber hinaus gibt es die Option, Kugel- und Halbkugelgeometrien für die Probengefäße zu berücksichtigen. Für die Kombination von Detektor- und Geometriedaten gibt es keine Einschränkungen, solange diese Kombinationen physikalisch möglich sind. Über eine dritte Eingaberoutine werden die Probenparameter Dichte und elementspezifische Zusammensetzung festgelegt. Aus der Zusammensetzung werden mittels des Programms XCOM [12] die energiespezifischen Absorptionskoeffizienten berechnet und die Ergebnisse in eine „Probendatei“ abgelegt.

In den oben aufgeführten Dateien sind alle für eine Monte Carlo Berechnung der Selbstabsorptionskorrektion notwendigen Parameter zusammengefaßt. Für die Berechnung von Koinzidenzsummationskorrektionen greift das entsprechende Monte Carlo Programm darüber hinaus auf Daten aus der umfangreichen Nuklidbibliothek KORDATEN [13,14] zu, in der zerfallskanalabhängige Emissionswahrscheinlichkeiten der Gamma- und Röntgenlinien von 100 Nukliden abgespeichert sind. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Einfluß der inneren Detektorabschirmung auf die Koinzidenzsummationskorrektionen zu berücksichtigen. Entsprechende Daten über Material und Abmessung werden in einer „Abschirmdatei“ abgelegt.

2.2 Selbstabsorptionskorrektionen
 
Im ersten Schritt der Berechnung von Selbstabsorptionskorrektionen wird eine universelle Monte Carlo Simulation zur Berücksichtigung verschiedener Absorptionen in der zu unter¬suchenden Probe und einer Kalibrierquelle für den Detektor, die entsprechende Meßgeometrie und eine große Zahl von Absorptionskoeffizienten durchgeführt. Die Ergebnisse werden in einer spezifischen „Detektor-Meßgeometrie-Datei“ abgespeichert. Im zweiten Schritt greift ein Hilfsprogramm auf diese Datei zu und berechnet für die konkret vorliegenden Probendaten und die gewünschten Photonenenergien in einem Interpolationsverfahren die entsprechenden Selbstabsorptionskorrektionen. Durch diese Art der Programmierung muß die eigentliche Monte Carlo Berechnung nur einmal durchgeführt werden. Hierdurch ergibt sich ein klarer zeitlicher Vorteil gegenüber den universellen Monte Carlo Programmen. Als Option läßt sich allerdings auch direkt für eine Photonenenergie und eine Probendatei eine Monte Carlo Berechnung durchführen.

2.3 Koinzidenzsummationskorrektion

Die Berechnung von Koinzidenzsummationskorrektionen teilt sich ebenfalls in zwei Schritte auf. Im ersten Schritt werden zu einer gewünschten Emissionslinie eines Nuklids auf der Grundlage der Nukliddatenbank KORDATEN alle möglichen Kombinationen mit anderen Gammalinien und Röntgenlinien des gleichen Nuklids ermittelt, die zu Summations¬verlusten und Summationsgewinnen beitragen können. Für jede Kombination wird ebenfalls die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens berechnet. Diese emmissionslinienspezifischen Daten werden in einer Datei abgelegt, auf die im zweiten Schritt das eigentliche Monte Carlo Programm zugreift. Unter Berücksichtigung der Detektor-, Geometrie- und Probendaten werden die Emission (Ort und Richtung) eines Photons aus der Probe, die Wechselwirkungen und die damit verbundenen Energieverluste in der Probe, dem Probengefäß, den Detektorbau¬materialien sowie im sensitiven Bereich des Kristalls simuliert. Wird die Energie des ersten Photons vollständig im sensitiven Bereich des Kristalls abgegeben, so wird vom gleichen Emissionsort die Emission eines koinzidenten Photons aus dem entsprechenden Zerfall des betrachteten Nuklids simuliert. Als Ergebnis der Simulation einer großen Anzahl solcher Emissionen wird ein Korrektionsfaktor berechnet, der die Summationsverluste und -gewinne aufgrund von Zweifach-, Dreifach- und Mehrfachkoinzidenzen relativ zu der energie¬spezifischen Kalibrierung des Detektorsystems berücksichtigt.