stages invernali 2011 misura del coefficiente di attenuazione di massa μ/ρ 1 roma, 18-05-2011 -...
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Stages Invernali 2011Stages Invernali 2011Misura del Misura del coefficiente di coefficiente di
attenuazione di massaattenuazione di massa μ/ρ μ/ρ
11Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
- Francesco Merli e Pellegrini Danilo- Alessandro Valeri e Palmieri LucaItis Roma e Colleferro
Fenomeni d’ interazione dei Fenomeni d’ interazione dei raggi Xraggi X
I raggi X che interagiscono con una superficie di un I raggi X che interagiscono con una superficie di un determinato materiale danno origine a diversi fenomeni:determinato materiale danno origine a diversi fenomeni:
Diffusione ComptonDiffusione Compton
Diffusione elasticaDiffusione elastica
Assorbimento (effetto fotoelettrico)Assorbimento (effetto fotoelettrico)
Attraversamento del campione senza interazioneAttraversamento del campione senza interazione
S C RS C R
22Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Legge di attenuazione dei raggi X Legge di attenuazione dei raggi X in un campionein un campione
xeIxI 0
Dove :I intensità della radiazione trasmessaI0 intensità della radiazione incidentex spessore del campione coefficiente di attenuazione lineare:dipende dall’ energia della radiazione incidente, dalla densità e numero atomico del campione
33Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Il coefficiente di attenuazione di Il coefficiente di attenuazione di massamassa
I
I
x0ln
1
densità del materiale, dividendo per rendiamo indipendente il coefficiente di attenuazione dalla densità
44Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Sorgente di raggi XSorgente di raggi X
La nostra sorgente di raggi X è composta da variLa nostra sorgente di raggi X è composta da vari
isotopi:isotopi:
al suo interno vi sono atomi di Am 241 che al suo interno vi sono atomi di Am 241 che
attivano gli isotopi sorgenteattivano gli isotopi sorgente
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Il decadimento dell’AmIl decadimento dell’Am241
• L’Am241, isotopo instabile,decade trasformandosi in Nettunio237 ed emettendo
particelle di tipo α e tipo γ tipo α e tipo γ
• Spettro di emissione γ γ
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Schema della sorgenteSchema della sorgente
77Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Com’ è possibile ciò?Come si producono raggi X?Come possiamo ottenere raggi X di energie diverse?
Produzione raggi XProduzione raggi X
88Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Transizione livelli ka kbTransizione livelli ka kb
99Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Apparato sperimentaleApparato sperimentale
Sorgenti di RX: Cu, Rb, Mo, Ag, Ba, TbSorgenti di RX: Cu, Rb, Mo, Ag, Ba, Tb
Campioni: Rh e Al+Mn, dei quali sono noti lo spessore e la densità
Rivelatore a semiconduttore Si PIN raffreddato per effetto Peltier
Amplificatore di segnale
Analizzatore multicanale MCA
Sistema computerizzato di acquisizione ed elaborazione dati
1010Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Il nostro strumento di rivelazione di raggi X è un detector Il nostro strumento di rivelazione di raggi X è un detector al silicio.al silicio.
Come funziona il rilevatore?Come funziona il rilevatore?
Come arriva il segnale al PC?Come arriva il segnale al PC?
Risultato delle misure:Risultato delle misure:
spettrospettro
1111Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
1212Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
1414
Misura Sperimentale delMisura Sperimentale delCoefficiente di attenuazioneCoefficiente di attenuazione
Due configurazioni: con e senza campione
campione
II0
Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Errori di tipo statistico:Errori di tipo statistico:Errore sui conteggi – Distribuzione PoissonianaErrore sui conteggi – Distribuzione Poissoniana
Distribuzione di Poisson:Caratteristica di processi binari con una bassa probabilità costante di successo sul singolo evento.
Applicabile ai conteggi: misure con errori indipendenti e casuali.
L’errore sul coefficiente di attenuazione di massa:
1515Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
x
2
Errori di tipo non-statistico:Errori di tipo non-statistico:x e x e
All’interno della formula per il calcolo del coefficiente di attenuazione di massa All’interno della formula per il calcolo del coefficiente di attenuazione di massa figurano due grandezze a cui non si applica la legge statistica per il calcolo figurano due grandezze a cui non si applica la legge statistica per il calcolo dell’errore: la densità e lo spessore.dell’errore: la densità e lo spessore.
La propagazione dell’errore su ciascuna di essa risponde alla seguente La propagazione dell’errore su ciascuna di essa risponde alla seguente formula (Conoscendo ambedue con un noto errore di misura diretta/indiretta):formula (Conoscendo ambedue con un noto errore di misura diretta/indiretta):
1616Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Analisi datiAnalisi dati
Sorgente Energia KeV
Io /Io % I /I % Misuratocm2/g
Al-Mn Teoricocm2/g
cm2/g
Cu 8,04 19058 0,7 3150 2 53 61,3 5
Rb 13,37 68487 0,4 45365 0,5 12,0 13,7 1
Mo 17,44 102582 0,3 83070 0,4 6,2 6,3 0,6
Ag 22,1 97650 0,3 88505 0,3 2,9 3,1 0,3
Ba 32,06 36817 0,5 35961 0,5 0,7 1,1 0,1
Rb coll 13,37 11050 1 7074 1 13 13,7 2
Ag coll 22,1 15646 0,8 14065 0,9 3,1 3,1 0,5
Campione: Alluminio-Manganese
1717Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Non Coll. Collimato10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
13,37 KeVSorgente: Rubidio
Sperimentale Teorico
1818Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Non Coll. Collimato
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
22,10 KeVSorgente: Argento
cm2/g
Sperimentale Teorico
1919Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
2020Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Sorgente Energia KeV
Io /Io % I /I % Misuratocm2/g
cm2/g
AlTeoricocm2/g
Rb 13.37 68487 0,4 3982 2 46 1 46,1
Mo 17.44 102582 0,3 25998 0,6 22,1 0,6 22
Ag 22.1 97650 0,3 49214 0,5 11,0 0,3 11,4
Ba 32.06 36817 0,5 7265 1 26,0 0,7 27
Tb 44.23 9781 1 6408 2 7,0 0,5 11,4
Campione: Rodio
2121Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
2222Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
2323Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
2424Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
2525Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
Ovviamente abbiamo assorbito moltissime radiazioni ma Ovviamente abbiamo assorbito moltissime radiazioni ma almeno abbiamo imparato un bel po’ di cose …almeno abbiamo imparato un bel po’ di cose …
2626Roma, 18-05-2011Roma, 18-05-2011
GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONEGRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE