Spectroscopie gamma

Spectrul gamma de uraniu .

Spectroscopia gamma este o tehnică spectroscopică cu radionuclizi .

În timp ce un contor Geiger determină doar numărul de particule gamma care lovesc detectorul pe secundă, spectroscopia gamma determină și energia acestor particule.

Majoritatea surselor radioactive produc raze gamma de diferite energii și intensități. Colectarea semnalelor acestor raze produce un spectru de energie gamma. O analiză a acestui spectru este de obicei utilizată pentru a determina calitativ și cantitativ emițătorii gamma prezenți în probă, fiecare spectru gamma fiind caracteristic unui anumit emițător. ^[1]

Echipamente de măsurare

Emisiile electromagnetice ale eșantionului examinat au energii variind de la câțiva keV la multe MeV și sunt detectate indirect, generând impulsuri electrice de amplitudine diferită proporțională cu energia particulelor care lovesc detectorul. Deoarece razele gamma sunt extrem de penetrante, pot trece cu ușurință prin detector fără a interacționa cu acesta; doar o parte din acestea este detectată și acest lucru depinde de eficiența senzorului utilizat. Impulsurile electrice generate sunt prelevate cu un convertor analog-digital (ADC) și catalogate de un analizor multi-canal (MCA) pe baza amplitudinii lor. Se obține astfel spectrul de emisie, adică câte impulsuri dintr-o anumită energie au fost generate de eșantion.

Senzori de scintilație

Sonda de măsurare este alcătuită dintr-un material scintilator care, lovit de raze gamma, emite flashuri slabe de lumină vizibilă, infraroșie sau ultravioletă cu o intensitate proporțională cu raza gamma incidentă. Materialul scintilator - de obicei un cristal NAI (Tl), CsI (Tl) sau BGO ^[2] - este cuplat la un fotomultiplicator (PMT) care transduce fiecare foton într-un impuls electric proporțional cu intensitatea luminii. Deoarece fotomultiplicatorii sunt, de asemenea, sensibili la lumina ambientală, ansamblul scintilator / PMT trebuie să fie închis într-un recipient care protejează complet lumina. Acești senzori funcționează bine chiar și la temperatura camerei.

Senzori semiconductori

Acești senzori sunt realizați din materiale semiconductoare care, interacționând cu razele gamma, generează în mod direct impulsuri electrice cu o amplitudine proporțională cu particula prin care sunt lovite. Cele mai utilizate materiale sunt germaniu (HiperGure hiperpure sau intrinsec germaniu), telurură de cadmiu CdTe, telurură de cadmiu dopată cu zinc CdZnTe. Acești senzori funcționează bine la temperaturi sub zero, iar senzorii de germaniu trebuie răciti la temperaturi criogenice .

Calibrare

Pentru a analiza un eșantion și, prin urmare, radioactivitatea acestuia, este necesar să plasați materialul al cărui compoziție nu este cunoscută într-un puț din plumb, pentru a proteja cât mai mult posibil radioactivitatea mediului. La început se efectuează o măsurare cu puțul gol, apoi prin introducerea unei surse de compoziție și activitate cunoscute și în final măsurarea se efectuează numai pe eșantionul de analizat. Fundalul natural de radioactivitate va fi apoi scăzut din măsura finală.

Spectrometrie cu placă de sunet

Impulsurile electrice care trebuie măsurate și catalogate, dacă eșantionul examinat nu are o activitate prea mare, pot fi convertite prin ADC a plăcii de sunet a unui computer personal . Acest lucru se datorează faptului că impulsurile care trebuie măsurate trebuie să fie suficient de distanțate în timp pentru a fi eșantionate corect de intrarea audio a unui computer. Odată efectuată conversia analogică / digitală, sunt disponibile diverse programe software pentru a efectua faza MCA de catalogare a impulsurilor și afișarea spectrului de emisie. Această abordare vă permite să efectuați analize chiar și la nivel de amator.

Notă

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre spectroscopie gamma

linkuri externe

• Laboratorul de spectroscopie gamma - Institutul Național de Fizică Nucleară (INFN) - Secția Milano. , pe mi.infn.it.
• Spectrometrie gamma amator a unui fragment de mucegai negru colectat în Minamisoma, un oraș în apropierea centralei nucleare Fukushima Dai-ichi ( JPG ), pe sccc.org.au.
• Aplicația PRA a lui Marek Dolleiser - Cel mai popular software de spectroscopie cu placă de sunet pentru PC. Freeware. , la physics.usyd.edu.au . Accesat la 9 aprilie 2013 (arhivat din original la 24 mai 2016) .
• BecqMoni - Software japonez cu interfață engleză pentru spectroscopie cu placă de sunet pentru PC. Shareware. , pe blog.livedoor.jp .
• FitzPeaks - Software pentru spectroscopie și recunoaștere automată a izotopilor. Comercial. , la jimfitz.demon.co.uk .
• Theremino MCA - software italian cu interfață multilingvă pentru spectroscopie cu placă de sunet pentru PC. Sursa deschisa. , pe theremino.com .

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei