EXPERIM1-Radiacion

Objetivos

1. Calcular la actividad de fuentes de radiación gamma de laboratorio (certificadas).
2. Calibrar en energía la cadena de espectrometría gamma a utilizar.
3. Determinar la energía de desintegración gamma de una fuente radiactiva natural.
4. Verificar la Ley de Atenuación de radiación gamma
5. Determinar el coeficiente de atenuación lineal y másico de diferentes materiales.

Clases previstas

Se prevé utilizar 2 o 3 clases para completar las diversas experiencias. Se estima la necesidad de una introducción al inicio (3hs).

Modalidad de trabajo

Para la realización de las experiencias se dividirán en grupos de 2 alumnos, cada grupo utilizará su propia cadena de espectrometría. Cada alumno deberá presentar el informe respectivo.

Descripción

Al colocar un material determinado entre una fuente de radiación gamma y un detector, se produce una atenuación exponencial de la intensidad de radiación dada por:

I(x) = I0 * exp(−μx)

donde 𝐼0 es la intensidad sin ningún material entre el detector y la fuente, 𝑥 el espesor del material y 𝜇 coeficiente de atenuación lineal del material. Se define al coeficiente de atenuación másico como:

Cmass = μ/ρ

Se obtendrán los coeficientes de atenuación másico correspondientes a distintos materiales (Plomo, Cobre, Aluminio, Acero, Policarbonato). Se utilizarán fuentes certificadas con energía gamma conocidas para calibrar la cadena de espectrometría a utilizar y a dichas fuentes se le calculará la actividad al día de la experiencia mediante:

A(t) = A0 * exp(−λt)

donde 𝐴0 es la actividad inicial de las muestras, 𝑡 es el tiempo transcurrido desde la fecha del certificado de fabricación de la fuente hasta el día en que se realiza la experiencia y 𝜆 es la constante de desintegración.

Desarrollo

1era-Clase

1. Introducción a conceptos básicos de Radiactividad, Interacción de Radiación Gamma con la Materia, Detectores Centelladores y Espectrometría de Radiación Gamma.
2. Familiarizarse con el uso del Equipamiento y del Programa de Espectrometría Gamma del Laboratorio de Mediciones del RA6.
3. Obtener la función de calibración Canal-Energía de la cadena de espectrometría gamma, utilizando fuentes certificadas de Cs137, Co60 y Ba133.
4. Utilizar la calibración obtenida para determinar la energía de desintegración gamma de una fuente radiactiva natural de K40 (Sal de Mesa “Light” Dietética, reducida en sodio y enriquecida en potasio) y de una piedra de Mineral de Uranio.

2da-Clase

1. Determinar experimentalmente las dimensiones principales y la masa de las placas de los diferentes materiales a utilizar. (Plomo, Cobre, Aluminio, Acero, Policarbonato). Calcular su densidad.
2. Determinar la relación de intensidades de radiación (atenuación) de una fuente de energía característica, anteponiendo sucesivamente entre la misma y el detector, hasta cinco placas para cada uno de los materiales considerados.
3. Obtener el coeficiente de atenuación lineal como pendiente de la recta de mejor ajuste de la gráfica:
   ln( I/I0 ) = −μx
4. Finalmente calcular los Cmass y comparar con valores reportados en la bibliografía para cada material. (tener en cuenta la energía correspondiente de la fuente radiactiva utilizada).

Apuntes de Cátedra

• Modulo 1 - Elementos de Radiactividad
• Modulo 2 - Interacción Radiación Gamma con la Materia
• Modulo 3 - Detectores de Radiación Gamma
• Modulo 4 - Espectrometría Gamma

Guía del trabajo

Bibliografía

Espectro gamma de la sal de mesa light (enriquecida en Potasio): [1]

Espectro del Uranio natural (tiene varios picos característicos, pero el mas evidente es el del Bi214): [2]

• Tablas de coeficientes de atenuación gamma (Physics for Radiation Protection: A Handbook, Second Edition, DOI: 10.1002/9783527618798)
• Clase 04/09/2013 en pdf - Lourdes Torres

Enlaces relacionados con atenuación másica:

• Plomo
• Cobre
• Aluminio
• Elementos puros, en su composición isotópica natural
• Forma de calcular materiales compuestos

Enlaces a propiedades de radioisótopos:

• [3]
• [4]