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Se trata de hacer algunas mediciones sobre las características de un sistema nuclear de mediciones utilizando el detector de ioduro de sodio (INA).
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CARACTERÍSTICAS
DEL SISTEMA
NUCLEAR DE
MEDICIÓNExperimento 2
JUGANDO CON NEUTRONES EN EL REACTOR NUCLEAR RP0 (Dr. Agustín
Zúñiga)
INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR – NOVIEMBRE DE 2009
PREGUNTAS• ¿ Cuáles son las características básicas de un SNM?
• ¿ Qué características se refieren al detector?
• ¿ Qué efectos produce la electrónica presente?
• ¿ Qué variables influencian a los contajes de salida?
• ¿ Porqué es necesario realizar la calibración enenergía?
• ¿ Porqué es necesario determinar la eficiencia delsistema?
• ¿ Cuáles son los procesos básicos de interacción de laradiación con la materia?
• ¿ Dónde se encuentran las características nuclearesde las fuentes radioactivas, periodo desemidesintegración, esquema de decaimiento: Tablade radionúclidos?
• ¿ Cuál es el significado de los fuentes patrones; quédatos básicos debemos saber?
Reactor Nuclear RP0- IPEN 2Experimento 2: Caracterización del
SNM
OBJETIVO• Conoce las principales características de un
sistema nuclear de mediciones básico (SNM).
• Específicamente está familiarizado con la
determinación de: calibración en energía y
eficiencia de fotopico.
Reactor Nuclear RP0- IPEN 3Experimento 2: Caracterización del
SNM
ESTRATEGIA• En la primera parte de la sesión se
familiarizará con los comandos del sistema
multicanal MCA40-Camberra.
• Luego conocerá las características del SNM,
como: voltaje de trabajo, tiempo muerto,
calibración en energía y eficiencia.
Específicamente los dos últimos.
Reactor Nuclear RP0- IPEN 4Experimento 2: Caracterización del
SNM
ASPECTOS TEÓRICOS: EL
DETECTOR IODURO DE SODIO
• Los centelladores pueden ser orgánicos e
inorgánicos. Los mas utilizados son el sulfuro
de zinc activado con plata SZn (Ag) y el ioduro
de sodio activado con talio Ina(Tl). El primero
se usa para la detección de partículas alfa, y el
segundo para la radiación gama.
• El tubo fotomultiplicador: es el encargado de
transformar el fotón en una señal eléctrica
proporcional a la energía depositada. La luz y
una serie de electrodos llamados dinodos
constituyen la foto multiplicación.
Reactor Nuclear RP0- IPEN 5Experimento 2: Caracterización del
SNM
TUBO FOTOMULTIPLICADOR
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM6
EQUIPAMIENTO: MÓDULOS
BÁSICOS• Porta NIM
• Cristal de INa(Tl) y conjunto de fototubo
• Base del tubo fotomultiplicador
• Fuente de alto voltaje
• Pre-amplificador
• Amplificador
• Analizador monocanal (o multicanal)
• Contador
• Temporizador
• Analizador Multicanal
• Conjunto de conectores
• KIT de fuentes gamma (< 5 μCi)
• Placas de absorbedores de plomo
• OsciloscopioReactor Nuclear RP0- IPEN
Experimento 2: Caracterización del
SNM7
USO DEL ANALIZADOR
MULTICANAL• Comandos:
– Modo PHA (analizador de altura de pulsos)
– Collect y Clear All (iniciar la medición y borrar todo)
– Ecal (para calibrar automáticamente)
– Expand (expandir región alrededor del cursor)
– Preset (prefijar los tiempos)
– ROI (para definir la región de interes)
– Read Out (para transferir datos al computador)
– ADE IN (para ingreso de la salida del amplificador)
– Ext (utiliza la amplificación externa)
Reactor Nuclear RP0- IPEN 8Experimento 2: Caracterización del
SNM
CALIBRACIÓN EN ENERGÍA:
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM9
OBJETIVO:
Correlacionar la energía con la altura de pulsos
provenientes del detector.
ESTRATEGIA:
- Definir la ganancia del sistema (voltaje de alta
tensión y amplificación).
- Utilizar las fuentes radioactivas y sus energías
para establecer la calibración. (Ecuación )
E (ev) = a. C (canal) + b
ESPECTRO DE CESIO
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM10
ESPECTRO DEL COBALTO
Reactor Nuclear RP0- IPEN 11Experimento 2: Caracterización del
SNM
EVENTOS EN LA VECINDAD DEL
DETECTOR-FUENTE-BLINDAJE
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM12
ECUACIÓN DE CALIBRACIÓN
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM13
RESOLUCIÓNEs una medida de su habilidad para resolver
(identificar) dos fotopicos cercanos.
• R : resolución en %
• δE :ancho de pico a la altura mitad del máximo
nivel de contaje,
medido en # canales.
• E : # canal en la centroide del pico.
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM14
EFICIENCIA
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM15
• Coeficiente que relaciona las actividades de
una muestra (Am) y el estándar (As):
S
m
A
ALT
Area
mA
feAAt
S 0
Area: área bajo el fotopico
TL: tiempo vivo
Ao: actividad del estándar
t : tiempo hasta hoyλ: constante de decaimiento
f: intensidad relativa (fracción de decaimiento)
PROCEDIMIENTO: SISTEMA DE
ESPECTROMETRÍA GAMA USANDO
INA (TL)
Reactor Nuclear RP0- IPEN 16Experimento 2: Caracterización del
SNM
PROCEDIMIENTO• Establezca las condiciones de amplificación
• Identifique las fuentes estándares (energía,actividad inicial, periodo de decaimiento)
• Utilice los comandos del MCA para calibrar
• Utilice fuentes patrones y determine la resoluciónen función de los fotopicos. (Cs-137)
• Utilice fuentes patrones y determine la eficienciaen función de los fotopicos. (Cs-137)
• Determine la actividad de una fuente radioactiva
• Estime la incertidumbre de la actividaddeterminada
Reactor Nuclear RP0- IPENExperimento 2: Caracterización del
SNM17
PREGUNTAS– ¿Cuánto es el voltaje de trabajo de su equipo?
– ¿ Cuánto es la resolución de su detector discuta sus ventajas frente al análisis multielemental?
– ¿ Cuánto es la eficiencia del detector, discuta sus ventajas frente a la detección de menores actividades?
– ¿ Discuta la medición de una magnitud y la expresión de su mejor valor?
– ¿ Discuta la determinación de la incertidumbre correspondiente y su expresión?.
Nota:
Visita internet para obtener información sobre cualquier término que no entienda siempre va a hallar lo necesario aunque no lo suficiente.
Reactor Nuclear RP0- IPEN 18Experimento 2: Caracterización del
SNM
REFERENCIAS• ORTEC, Camberra. Manuales de Venta y
Mantenimiento de cada Tipo de Módulo.
• LEDERER M. Table of the Isotopes, 6th ed., Wiley. N.Y. (1967)
• SEELMANN W. Tabla de Núclidos, Karlsruhe(1974)
• EVANS R. The Atomic Nucleus, McGraw-Hill, N.Y. (1955)
• KAPLAN I. Física Nuclear, Aguilar, Madrid, (1961)
• PRICE W. Nuclear Radiation Detection, 2ed. McGraw-Hill, N.Y. (1964).
• WIKIPEDIA
Reactor Nuclear RP0- IPEN 19Experimento 2: Caracterización del
SNM
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