relatoriogama_mudado[conflito]
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Relatorio da pratica Gama no ifscTRANSCRIPT
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Radiação GamaFernando Beserra & Victor Abranches
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O que são raios gama?
• Descobrimento : Paul Villard (1900) descobre raios gama em seus estudos sobre a radiação do Rádio
• Fontes : Radioisótopos (ex. K40 ); interações de raios cósmicos na atmosfera, entre outros.
• Radiação eletromagnética de frequências > 3e13MHz (comprimentos de onda < nm !)• São radiações ionizantes! Por quê?
Biomoléculas típicas possuem ligações CC Elig,CC = 3.6 eV
Efoton > 1e4 eV
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O que são raios gama?• Proteção contra raios-gama : materiais de alto número
atômico e alta densidade.• A redução em 50% de intensidade pode ser conseguida com1 cm de chumbo / 4 cm de granito / 6 cm de concreto• Produção de raios gama : Decaimento radioativo ( A -> B + alpha, B-> C + gama)
Decaimento nuclear e reações nucleares ( T~ 1ps !)
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Exemplo em Relâmpagos• Cientistas na Itália (Tavani et al)
apresentaram dados de emissão gama provenientes de nuvens carregadas (TGF).
• Análise sugere que tempestades produzem explosões de elétrons de até 100 MeV, acelerados pelo campo elétrico interno da nuvem.
• É aceito, atualmente, que os raios gama medidos vêm da radiação bremsstrahlung dos elétrons energéticos em interação com o ar.
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Experimentos
Cristal de Iodeto de sódio cilindrico com D~5cm
40 cm
Nossos únicos parâmetros de controle :•Fonte de radiação•Distância da fonte ao detector•Tensão da fotomultiplicadora
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Detecção de raios gama• É criado um histograma de pulsos em função da sua amplitude.• Como a amplitude é proporcional à energia gama, o histograma nos revelaa distribuição de energia no feixe incidente.
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Etapas do experimento- Investigação da tensão de polarização do tuboPMT no sinal observado- Calibração do sistema com base em espectros conhecidos- Investigação do tempo de integração no sinal Observado- Investigação da distância da amostra ao detector- Medida de fontes radiativas: Sr90, Cs137, Ra226, Th232 e Am242
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Influência da tensão da Fotomultiplicadora
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Influência da tensão da Fotomultiplicadora
Um aumento da tensão da FM implica numMaior chuveiro de elétrons que, fixada a calibração, é falsamente interpretado pelo software como umaumento da energia.
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Etapas do experimento
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Calibração do sistema• Para saber qual canal representado corresponde à qual energia, é
necessário fazer uma calibração do sistema usando fontes radioativas que emitem quantas de gama em energias conhecidas.
• O elemento utilizado foi o Co60.
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Utilização do Co60 para a familiarização com o aparato experimentalCo60•Meia-vida ~ 5 anos•Decaimento : •Energia(Raios gama do 60Ni) = 1.17MeV , 1.33MeV •Ocorrência : Co60 é sintético , criado através do bombardeamento de Co59 por uma fonte de neutrôns.
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Calibração do sistema : Co-60
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Calibração do sistema
Relação linear entre energia e canal :Energia = a.Canal + b
a = 0.0023457 b = -0.2340671
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Etapas do experimento
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Influência do tempo de integração no sinal medido (Co60)
3s 10s 30s
100s 300s 1000s
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Influência do tempo de integração no sinal medido
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Etapas do experimento
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Evolução das contagens em função da distância – Co60• Modelo : ondas esféricas !
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Evolução das contagens em função da distância – Co60
0cm 2cm 4cm
6cm 8cm 9cm
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Evolução das contagens em função da distância – Co60
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Evolução das contagens em função da distância – Co60
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Evolução das contagens em função da distância – Cs137
2cm 4cm 6cm
8cm 10cm 11cm
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Evolução das contagens em função da distância – Cs137
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Evolução das contagens em função da distância – Cs137
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Etapas do experimento
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Espectro Ra226há emissão de raios gama
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Espectro Ra226
Mean(MeV) Std Tabelado Decaimento
0,056959 0,015818
0,16746 0,022166190keV Ra226-Rn222
0,2248 0,023367
0,28314 0,021137 295KEV Pb214-Bi214
0,342 0,019363 352KeV Pb214-Bi214
0,60987 0,026937 609keV Bi214-Po214
1,133 0,046043 1.12MeV Bi214-Po214
1,7762 0,06416 1.76MeV Bi214-Po214
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Espectro Th
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Espectro Th
Mean(MeV) Std Tabelado Decaimento
0,064892 0,018872 64keV Th228-Ra224
0,22415 0,016195 241keV Ra224-Rn220
0,32699 0,023014 340keV Ac228-Th228
0,58479 0,033372 563keV Tl208-Pb208
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Espectro Sr90 Ausência de raios gama : a emissão de raios gama por 90Y é de baixa probabilidade
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Espectro Cs-137
Eexp = (0.66337+- 0.025378 )MeVEtabelada = 0.6617MeV
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Conclusões• Quanto ao aparato experimental : boas medidas podem ser
realizadas se mantidos o tempo de integração e a voltagem da FMT em 350V e 300s, respectivamente.
• Foram reproduzidas com excelente precisão as energias tabeladas para a maioria dos elementos radioativos estudados
• Não verificamos a lei do inverso do quadrado da distância para a energia das nossas fontes radioativas. Claramente isso se deu pois não havia uma emissão esférica de radiação, e as dimensões do experimento não são as previstas pela teoria para tal verificação.
• A variação da tensão da FMT implica numa variação do ganho do nosso sinal.
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Referências• http://brad.denby.me/starblog/modeling-the-atmosphere-pt-
1/• http://www.ifsc.usp.br/~lavfis/images/BDApostilas/ApRadGa
ma/Espectroscopia%20Gamma/GammaData/manual/GDM10%20manual/stud11-v1.2.pdf
• http://www.ifsc.usp.br/~lavfis/images/BDApostilas/ApRadGama/Espectroscopia%20Gamma/GammaData/manual/GDM10%20manual/GDM%2010%201.1%20User%20eng.pdf
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Não confunda : radiação ionizante com fissão de um núcleo
Vs
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Espectro Am
Esperado
Nossos dados : Acreditamos que houve uma alteração manual da Tensão no equipamento, o que provocou uma descalibração
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Compton Scattering
Ok! Pontos advêm da fonte de radiação
Efeitos do tipo compton scattering
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Compton Scattering
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Compton Scattering
θcompton~ 100o