estágio em radiação ionizante e ambiente
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Responsável: Professor Luís Peralta Colaboradores: Professora Conceição Abreu Professora Carmen Oliveira Professor Pedro Jorge. Estágio em Radiação ionizante e ambiente. Experiências Realizadas. Casa do Radão. Identificação isotópica. Fluorescência de raio X. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ESTÁGIO EM RADIAÇÃO IONIZANTE E AMBIENTE
Responsável: Professor Luís PeraltaColaboradores:
Professora Conceição AbreuProfessora Carmen Oliveira
Professor Pedro Jorge
Experiências Realizadas
o Casa do Radãoo Identificação isotópicao Fluorescência de raio X
o Deflexão de partículas
“Casa do Radão”
Material utilizado:• 2 Garrafas de plástico (0.5 l)• Garrafa de plástico (1,5 l)• Garrafão de plástico (5l)• Silicone e respectiva pistola• Material cortante• Contador GM-60 Pro• Rochas radioactivas• Computador• Fita isoladora
“Casa do Radão”
Preparação do GarrafãoColocação das Rochas Radioactivas no interior do Garrafão
Construção
“Casa do Radão”
Inclusão do detector GM na garrafa (1,5l) Montagem e isolamento do
dispositivo
Construção
“Casa do Radão”
O urânio, presente nas rochas, decai segundo a sua série radioactiva, até ao gás nobre radão (Rn) que se difunde facilmente e chega ao contador GM. Este gás decai, posteriormente, seguindo a cadeia de decaimento, para elementos radioactivos como o bismuto, o chumbo e o polónio. Estes emitem partículas alfa e beta que são detectadas pelo contador GM.
“Casa do Radão”
Dispositivo em funcionamento
“Casa do Radão”
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0
500
1000
1500
2000
2500
Acumulação do radão
Tempo (min)
Co
nta
ge
ns
Identificação Isotópica
Material reagentes utilizados: Detector NaI (TI) Cloreto de potássio (sal desconhecido) Fontes para calibração: Co 60; Ce 137,
Na 22
Identificação Isotópica
Utilizam-se as fontes de Na-22, Co-60 e Cs-137 para se construir uma recta de calibração que permitirá, através do conhecimento do canal determinar a energia dos fotões a que está associada a partícula emitida. A recta de calibração é uma função linear que traduz a energia em função do canal.
Identificação Isotópica
Dispositivo ExperimentalDetector NaI (TI)
Identificação Isotópica
Como identificar um elemento radioactivo “desconhecido” ?
Identificar, no espectrómetro, o canal a que corresponde o pico, que se verifica no canal com maior frequência de fotões de uma determinada energia.
Através da recta de calibração, pode relacionar-se o canal e a energia dos fotões que chegam ao detector.
Recorrendo-se á tabela de isótopos pode reconhecer-se os elementos radioactivos.
Identificação Isotópica
0 200 400 600 800 1000 12000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
co60
canais
con
tag
en
s
Calibração com o Co 60
0 200 400 600 800 1000 12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Na22
canais
co
nta
ge
ns
Calibração com o Na 22
0 200 400 600 800 1000 12000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Cs137
canais
con
tag
en
s
Calibração com Cs 137
Identificação Isotópica
Recta de calibração
250 300 350 400 450 500 550 600 650
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
f(x) = 2.32192664721151 x − 45.7005396606589R² = 0.999973057935136
Energia
Linear (En-ergia)
Fluorescência de Raios-X
Caixa de Chumbo
Fluorescência de Raios-X
A fluorescência de raios X é uma poderosa técnica não destrutiva que permite não só uma análise qualitativa (identificação dos elementos presentes numa amostra) mas também quantitativa, permitindo estabelecer a proporção em que cada elemento se encontra presente.
Retirado de:http://www.lip.pt/~luis/fr/rx.pdf
Fluorescência de Raios-X
Como se processa a identificação de elementos?
A fonte de Am-241, emite raios-X, com energia de 60 keV, incide na superfície do material a identificar.
Os fotões incidentes vão ser absorvidos pelos electrões das camadas mais interiores, removendo-os, permitindo aos electrões das camadas mais exteriores a transição para níveis de menor energia.
Ao verificar-se a transição para níveis menos energéticos é emitida uma quantidade de energia específica que possibilita a identificação dos elementos constituintes do material.
Essa energia quantificada, por ser característica de cada transição, em átomo de diferentes elementos, permite a comparação com valores padronizados para essas mesmas transições, sendo assim possível o reconhecimento dos elementos.
Identificação Isotópica
Detector e respectiva fonte radioactiva
Análise de um objecto
Identificação Isotópica
Retirado de:http://www.lip.pt/~luis/fr/rx.pdf
Deflexão de Partículas
Material utilizado: Detector GM Electroíman Fios de ligação Fonte de alimentação Fontes radioactivas: Cs 137; Sr 90; TI 204 Amperímetro Sistema de aquisição Suportes para o detector e para a fonte
radioactiva
Deflexão de Partículas
Existem diferentes tipos de decaimentos que emitem diversas partículas ou fotões.
As partículas emitidas, que são carregadas electricamente são afectadas pelo campo magnético, sendo a sua trajectória original alterada.
Caso o número de contagens se mantenha constante significa que a fonte emite apenas radiação gama, pois os fotões não são influenciados pelo campo magnético.
Deflexão de Partículas
Electroímanes do dispositivo experimental
Deflexão de Partículas
0 1 2 3 4 5 60
100
200
300
400
500
600
137Cs
Contagens a 0ºcontagens a 90º
Intensidade da corrente (A)
Conta
gens
0 1 2 3 4 5 60
50
100
150
200
250
300
90Sr
Contagens 0ºContagens 90º
Intensidade da corrente (A)
Conta
gens
0 1 2 3 4 5 60
50
100
150
200
250
241Am
Contagens 0ºContagens 90º
Intensidade da corrente (A)
Conta
gens
ALUNOS PARTICIPANTES:
Ana Raquel AguiarBeatriz Paiva BentoCarlos Miguel Palos
Pedro Miguel Mateus