چکیده: پرتوهای گاما به طور عمده از طریق سه برهم-کنش فوتوالکتریک، کامپتون و تولید زوج، با ماده اندرکنش انجام می دهند که در نهایت منجرب به جذب پرتوهای گاما در ماده می شوند. در این تحقیق از دو روش تضعیف پرتوهای گاما و پس پراکندگی آنها از سطح خاک برای اندازه-گیری رطوبت استفاده شده است. میزان تضعیف و پراکندگی پرتوهای گاما در خاک به انرژی آنها، چگالی و ضخامت خاک وابسته است. اگر انرژی پرتوها و ضخامت خاک ثابت بماند تنها عامل موثر در میزان تضعیف و پراکندگی پرتوها، چگالی خاک است و چگالی به مقدار رطوبت موجود در خاک بستگی دارد. پس می توان از روی تضعیف و یا پس پراکندگی پرتوها در خاک، رطوبت آن را اندازه گرفت. کد MCNP-4C کدی چند منظوره است که برای ترابرد الکترون، فوتون و نوترون استفاده می شود. در این کد تمام برهم کنش های پرتوی گاما با ماده از قبیل پراکندگی های همدوس و ناهمدوس و فرایندهای جذب همگی با استفاده از روش مونت کارلو شبیه سازی شده است. در این کار ابتدا با شبیه سازی مونت کارلوی آزمایش با کد MCNP-4C حالت بهینه برای سیستم اندازه گیری رطوبت خاک ( برای هر دو روش تضعیف و پس پراکندگی) بدست آورده شد و بعد از آن بر اساس نتایج حاصل از شبیه-سازی مونت کارلو اقدام به انجام آزمایشهای مربوطه شد. در اندازه گیری رطوبت به روش تضعیف، ابتدا برای چند انرژی و رطوبت، شبیه سازی های مربوطه انجام شد و بعد از بدست آوردن نتایج مطلوب، شبیه سازی های مشابه ای برای چشمه-های واقعی موجود در آزمایشگاه انجام شد و در نتیجه آن چشمه 60Co به عنوان بهترین چشمه برای انجام کار تجربی انتخاب شد و در پایان اثر ظرف خاک در اندازه گیری رطوبت به روش تضعیف بررسی شد. در اندازه گیری به روش پس پراکندگی ابتدا با شبیه سازی سامانه اندازه گیری رطوبت خاک، اقدام به انتخاب چشمه ی 241Am به عنوان چشمه ی بهینه شد. در این فرایند کمیتی به نام کنتراست معرفی و مشخص شد که با افزایش رطوبت کنتراست به صورت خطی افزایش می یابد و در نتیجه مشخص شد که می توان از این روش برای اندازه گیری رطوبت خاک استفاده کرد. همچنین فاصله بهینه چشمه و آشکارساز از سطح خاک با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو بدست آمد. سپس با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی آزمایشهای مربوطه انجام شد. در نهایت تطبیق نسبتا خوبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی مونت کارلو و نتایج تجربی مشاهده شد. طرفی اندازه گیری رطوبت از روی پس پراکندگی پرتوی گاما به ما این امکان را می هد که مستقیما در محل مورد نظر مثل مزرعه اندازه گیری رطوبت انجام شود و نیازی به انتقال نمونه به آزمایشگاه نباشد.