Voltar para Conteúdos

Espectroscopia de Raios Gama

Espectroscopia Experimental de raios gama e
investigações de radioatividade ambiente

Introdução
O objetivo deste roteiro é auxiliar o aluno para se familiarizar com os procedimentos com fontes radioativas. Para atingir nosso objetivo, no entanto, faz-se necessário a leitura e estudo de todo conteúdo dessa matéria nos livros textos indicados no início do semestre ( Melissinos e Preston). A manipulação de fontes radioativas, o trabalho de caracterizá-las a partir de um detector apropriado, quantificando os eventos de emissão de acordo com a energia associada e assim identificar alguns dos processos de interação da radiação com a matéria, quais sejam: o efeito fotoelétrico, espalhamento Compton e a produção de pares. A partir do espectro dos raios gama de cada fonte radioativa, ou seja, a partir da identificação das curvas de número de eventos por energia com seus picos característicos, é preciso saber associar cada faixa de energia onde se verificam as três principais interações dos raios gama com a matéria e distinguir de eventuais ou sistemáticos erros no manejo do equipamento. Para subsidiar o experimento, no entanto, cabe entender o que significa a emissão de raios gama.
Reações nucleares e Raios Gama
Alguns núcleos são instáveis na sua composição de nuclídeos e podem decair para configurações mais estáveis. E isso é feito por emissão de partículas muito energéticas.Os núcleos atômicos possuem níveis de energia discretos, análogos aos níveis dos orbitais atômicos. A transição entre estados de energia de um mesmo núcleo é acompanhada da emissão de um quântum de radiação eletromagnética (fóton). No entanto a força nuclear é muito mais intensa e as distâncias envolvidas são muito menores (da ordem de 10-15 m). Em consequência, a energia do fóton é muito grande. Os fótons emitidos pelo núcleo atômico são chamados raios gama (g). Podemos classificar essas reações nucleares da seguinte maneira:
A) Decaimento α (alfa):
Há liberação de um núcleo de He 2α4, que é muito ionizante, cujo fator na escala de potência relativa de penetração (prp) é 1. Ocorre em núcleos de elementos cujos números atômicos sejam z > 83. Exemplo:

alphadec

B) Decaimento β (beta menos)

Neste caso temos 1β0, onde há liberação de um elétron com muita velocidade, cujo fator de prp é 100, penetrando no tecido humano cerca de 1 cm. Ocorre, geralmente, em elementos que possuem um número de nêutrons bem maior que prótons.

betadeca

C) Decaimento β+ (beta mais)

Emissão de pósitron. O fator de prp é de 100 e ocorre em situações em que o núcleo possui uma quantidade maior de prótons comparado a de nêutrons.

positdecay

D) Decaimento gama

Emissão de raios gama, quando há liberação de fótons de alta energia. O fator de potência relativa de penetração é de 10.000, ou seja é altamente penetrante, mas em contrapartida não é muito ionizante. Geralmente ocorre simultaneamente com outras reações nucleares. Exemplo:

gammarad

 E) Captura de elétron

Geralmente ocorre em núcleos que possuem uma quantidade de prótons maior comparado ao número de nêutrons. Geralmente acompanha emissão de raios gamas. Exemplo:

kcapture

 

De uma maneira geral, podemos resumir os processos das reações nucleares no quadro abaixo que mostra as possibilidades de combinação de número de prótons e nêutrons no núcleo. A linha vermelha simboliza os núcleos estáveis e as regiões coloridas os núcleos instáveis e sua reação nuclear típica:

stabilityall

 

 

Deixe um comentário

Seu e-mail não será publicado.