Estágio em Radiação ionizante e ambiente

1. Responsável: Professor Luís Peralta Colaboradores: Professora Conceição Abreu Professora Carmen Oliveira Professor Pedro Jorge Estágio em Radiação ionizante e ambiente

2. Experiências Realizadas • Casa do Radão • Identificação isotópica • Fluorescência de raio X • Deflexão de partículas

3. “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

4. “Casa do Radão” Construção Preparação do Garrafão Colocação das Rochas Radioactivas no interior do Garrafão

5. “Casa do Radão” Construção Inclusão do detector GM na garrafa (1,5l) Montagem e isolamento do dispositivo

6. “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.

7. “Casa do Radão” Dispositivo em funcionamento

8. “Casa do Radão”

9. Identificação Isotópica • Material reagentes utilizados: • Detector NaI (TI) • Cloreto de potássio (sal desconhecido) • Fontes para calibração: Co 60; Ce 137, Na 22

10. 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.

11. Identificação Isotópica Dispositivo Experimental Detector NaI (TI)

12. 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.

13. Identificação Isotópica Calibração com Cs 137 Calibração com o Co 60 Calibração com o Na 22

14. Identificação Isotópica Recta de calibração

15. Fluorescência de Raios-X Caixa de Chumbo

16. 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

17. 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.

18. Identificação Isotópica Detector e respectiva fonte radioactiva Análise de um objecto

19. Identificação Isotópica Retirado de: http://www.lip.pt/~luis/fr/rx.pdf

20. 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

21. 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.

22. Deflexão de Partículas Electroímanes do dispositivo experimental

23. Deflexão de Partículas

24. Ana Raquel Aguiar Beatriz Paiva Bento Carlos Miguel Palos Pedro Miguel Mateus Alunos Participantes: 05-09 Julho 2010