guias prácticas del laboratorio de radiaciones nucleares (1)

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0 GUIAS PRÁCTICAS FÍSICA NUCLER GRUPO DE FÍSICA NUCLEAR APLICADA Y SIMULACION LABORATORIO DE RADIACIONES NUCLEARES UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

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Page 1: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

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GUIAS PRÁCTICAS FÍSICA NUCLER

GRUPO DE FÍSICA NUCLEAR APLICADA Y SIMULACION

LABORATORIO DE RADIACIONES NUCLEARES

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

Page 2: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

1

GUIAS PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE RADIACIONES NUCLEARES

CONTENIDO.

OBJETIVO. 2

INTRODUCCIÓN. 2

I. TABLA DE NÚCLIDOS. 4

II. PRÁCTICA CONTADOR GEIGER-MÜLLER 8

III. DETERMINACION DEL TIEMPO MUERTO DEL G-M LRN 12

IV. ABSORCION DE PARTICULAS 17

V. ESTADISTICA APLICADA A MEDIDAS NUCLEARES 23

VI. CALCULO DE ACTIVIDAD DE UNA FUENTE RADIACTIVA 30

VII. VARIACIÓN DE LA TASA DE DOSIS EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA. 33

VIII. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE ATENUACION LINEAL 37

IX. REVELADO DE UNA PELÍCULA RADIOGRAFICA. 41

X. RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL. 47

XI. GAMMAGRAFÍA INDUSTRIAL. 51

XII. DENSIMETRO NUCLEAR 58

XIII. ESPECTROSCOPIA MÖSSBAUER 63

Page 3: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

2

GUIAS PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE RADIACIONES NUCLEARES

OBJETIVO.

Brindar a los estudiantes de Pregrado, los fundamentos teóricos y herramientas

necesarias, para el desarrollo de su conocimiento en el área de Física Nuclear,

Física de las Radiaciones Ionizantes y Dosimetría de las Radiaciones

INTRODUCCIÓN.

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser

dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es

así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas

indivisibles, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible). En 1803 el químico

inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según

Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los

compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en

honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de

moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y

constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran

partículas indivisibles.

Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se

componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el

electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thompson, quién recibió el Premio

Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus

trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en

órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas

alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un

denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de

Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El

experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una

plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de

las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

Page 4: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

3

La Física nuclear y de partículas, íntimamente ligadas, constituyen uno de los dominios

más relevantes de la Física moderna. El conocimiento cada vez más profundo de la

estructura de la materia, mediante experimentos en los aceleradores de partículas, nos

está llevando, paradójicamente, a entender el origen y evolución del universo. Al

conocimiento científico en este ámbito se ha unido casi de inmediato la aplicación técnica

(producción de energía en centrales nucleares, radioterapia médica para el tratamiento de

tumores malignos, marcaje radiactivo para el seguimiento de reacciones químicas,

producción de mutaciones en plantas para la mejora de las cosechas agrícolas, las

bombas atómicas). La tremenda cantidad de energía que puede liberar el núcleo atómico

constituye, al tiempo que un peligro potencial en manos de la humanidad, un bien al que

nuestra sociedad no puede renunciar (al menos, de momento).

Page 5: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

4

I. PRACTICA No 1. TABLA DE NÚCLIDOS

Objetivo

Identificar las propiedades fisicoquímicas presentes en los diferentes tipos de núclidos por

medio de la tabla de radionúclidos.

Marco Conceptual

Estabilidad nuclear

El núcleo es intrínsecamente inestable, debido a la repulsión electrostática entre los

protones. El balance repulsión-atracción determina si un núclido es estable o radiactivo, la

relación entre N y Z es de vital importancia en dicho balance. Cada elemento puede tener

varios núclidos estables estos núclidos constituyen el cinturón de estabilidad. Como se

indica en la siguiente figura.

Figura 1. Cinturón de estabilidad

Si 20 N/Z 1

Si 20 83 1 N/Z 1.5

Si 83 ningún nucleido es estable

Z

Z

Z

Page 6: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

5

Los nucleídos que caen fuera del cinturón de estabilidad sufren transformaciones que dan

lugar al fenómeno de la radiactividad. Sin embargo aun para los núclidos radiactivos la

existencia del núcleo como tal es más favorable que la separación en los nucleones que lo

constituyen.

Grupos de núclidos

Los elementos químicos se ordenan en la Sistema Periódico atendiendo a su número

atómico (número de protones). Pero cada elemento contiene átomos muy diversos debido

a diferencias en la masa atómica y en la energía. Cuando se agrupan los átomos según el

criterio más general de considerarlos distintos si se diferencian en su número atómico, su

masa atómica o su energía nuclear, las especies atómicas resultantes son más numerosas

que los elementos y reciben el nombre de NÚCLIDOS o NUCLEIDOS. Los núclidos se

agrupan según compartan una u otra característica, tal y como aparece en la siguiente

tabla.

Tabla. 1. Características de los diferentes tipos de núclidos.

NÚCLIDOS CARACTERÍSTICAS EJEMPLO

ISÓTOPOS Núclidos con el mismo número atómico y distinto número másico

11H y 1

3H

ISÓTONOS Núclidos con el mismo número de neutrones 11

23Na y 1224Mg

ISÓBAROS Núclidos con la misma masa atómica 6

14C y 714N

ISÓMEROS

Núclidos con el mismo número y masa atómica pero con distinto estado energético. Los isómeros se distinguen añadiendo una "m" al número másico

919F y 9

19mF

Modos de desintegración, Colores y Símbolos.

Los modos de desintegración están representados por colores específicos.

Núclidos estables

Radionúclidos primordiales es decir aquellos que se originaron en la formación de la materia terrestre y que hoy aun existen.

Page 7: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

6

Emisión de protones p

Desintegración alfa

Captura de electrones y emisión de positrones

Transición isomérica. I

Fisión espontanea sf

Tabla de núclidos

Fig. 1. Forma de identificación de los núclidos presentes.

Procedimiento

Por medio de la figura 1. Realice la respectiva identificacion de los nucleidos.

Una vez identificado los núclidos, verifique el tipo de decaimiento al cual

corresponde α, β, .

Por ultimo, identifique las propiedades fisico-quimicas que presenta los disitintos

radionuclidos.

Resultados y conclusiones

Page 8: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

7

1. ¿Cómo y por qué se ha construido la tabla de núclidos?

2. ¿Qué significa cada color en la tabla de núclidos?

3. Elegir cuatro cuadros de la tabla, correspondientes a distintos tipos de decaimientos.

Copiarlos y analizar la información que contienen

4. Utilizando la tabla de isotopos encontrar núclidos inestables que decaigan por:

emisión , emisión , captura electrónica, emisión , fisión espontanea,

transición isomérica.

5. Utilizando la tabla de isótopos dar por lo menos un isótopo y un isótono y un isóbaro

de los siguientes nucleídos: 16O, 208Pb, 120Sn, 238U, 99Mo.

6. ¿Bajo qué condiciones los núcleos son más estables?

7. ¿Dónde se observa la probabilidad de decaimiento?

8. ¿Qué es la sección eficaz y para qué sirve?

9. ¿Qué es un núclido padre y un núclido hijo?

Referencias

Alonso y Edward Finn, Física, Vol III, Fondo Educativo Interamericano, México, 1976

[BibFis]

J. Franeau, Física, Tomo segundo, Ediciones Urmo, 1966, Bilbao, España [Cátedra]

R. D. Evans,

The Atomic Nucleus, McGrawHill, 1955, New York, EEUU, [Cátedra, BibFis]

Tabla de Nucleidos interactiva – National Nuclear Data Center, Brookhaven National

Laboarory, http://www.nndc.bnl.gov/chart/.

Page 9: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

8

II. PRÁCTICA No 2. CONTADOR GEIGER-MÜLLER

Introducción

Básicamente, un tubo Geiger consiste de dos electrodos con un gas a baja presión entre

ellos. El tubo utilizado en esta práctica es del tipo “end-window”, ya que está cerrado por

una fina ventana para que a través de ella penetre y llegue al gas, la radiación . El

electrodo externo es usualmente un cilindro, mientras que el interior (positivo) es un hilo

colocado en el centro del cilindro. La diferencia de potencial entre ambos electrodos se

eleva a un valor tal que, virtualmente, cualquier radiación directamente ionizante que entra

en el tubo provoca una avalancha, es decir, el tubo es muy eficiente para detectar

partículas cargadas. Por el contrario, si la radiación incidente es un fotón, es muy poco

probable que interaccione con el gas y el electrón secundario provoque una avalancha, es

decir, el tubo es poco eficiente para detectar fotones. Para aumentar la eficiencia, el

detector se construye con una pared gruesa para favorecer la interacción del fotón con ella,

con la esperanza de que el electrón resultante penetre en el tubo y provoque la avalancha.

El tubo Geiger no distingue entre tipos de partículas, y no es capaz de proporcionar el valor

de sus energías; éste sólo proporciona información sobre el número de partículas que han

interaccionado en el detector. El voltaje del pulso de la avalancha es > 1 V en amplitud. Al

ser estos pulsos tan grandes, la señal no necesita amplificarse (aunque sí invertirse). El

esquema del montaje de la práctica y la electrónica asociada, se muestran en las Figuras

1.y 2, respectivamente.

Figura 1.Montaje de la práctica con el detector Geiger

Page 10: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

9

Figura 2. Electrónica asociada al detector

Figura 3. Curva Plateau típica de un detector Geiger. Los valores de los voltajes no se corresponden con los

del contador Geiger usado en la práctica. La tasa de cuentas R. La “tensión de arranque” se designa en el

texto como VS.

Instrumentación

Contador Geiger-Muller tipo “end-window”

Conjunto de fuentes radiactivas 90Sr o 60Co

Scaler/timer Nucleus modelo 500

Soporte para el contador GM

Bandeja para las fuentes radiactiva

Objetivo

Obtener la curva Plateau, deducir su pendiente para comprobar su estado de

funcionamiento y obtener el potencial óptimo de trabajo.

Page 11: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

10

Procedimiento

Realice el montaje de la práctica como se indica en la Figura 1.

Sitúe una fuente radiactiva en la tercera bandeja del soporte del GM.

Ponga el reloj en forma manual, y aumente el voltaje hasta que el contador empiece

a registrar cuentas. Se anota este valor de voltaje: VS (Figura 3).

Aumente suavemente el voltaje hasta que se estabilice la tasa de cuentas. Éste es

el codo del Plateau. anote su valor: V1

Ahora se tomarán datos para dibujar la curva Plateau y pueda determinarse el

potencial de trabajo del contador GM. Fije el voltaje de nuevo al valor del codo del

Plateau, ponga el reloj a 5 min y tome lecturas a intervalos de 20 V hasta llegar a la

región de descarga continua.

Anote el valor de voltaje final Vf = V2 (Voltaje en el cual se presenta el salto para

llegar a la región de descarga continua ver fig. 3).

Resultados

Realice una tabla de V vs Cuentas del detector incluyendo en esta el tipo de fuente

con la que se va a trabajar y el tiempo de acumulación.

Efectúe el respectivo grafico de V vs Cuentas del detector y luego proceda a

resolver los siguientes cálculos:

Cálculos

GEIGER-MULLER 1 (Detector Blanco)

Voltaje Umbral

1UV V

Longitud Meseta

f iV V

Voltaje de Trabajo

( )TrabajoV

Pendiente Relativa al Punto Medio de la Meseta

/ 2%100 100

/100

f i f i

f i

R R R RP V

V V

Donde Rf = R2 y Ri = R1 Numero Cuentas que registra el detector

Page 12: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

11

Responda las siguientes cuestiones.

Cuál es el principio físico de un detector?

Qué diferencia encuentra entre ionización y excitación en un átomo?

Cuál es el voltaje de trabajo optimo para el detector con el que trabajo?

Un detector Geiger es más eficiente detectando partículas o fotones?

En qué rango de voltaje un detector Geiger se hace más eficiente?

Conclusiones

Referencias William J. Price, Nuclear Radiation Detection, Sección 5.2 (pag. 120). Second

Edition (1964) McGraw-Hill Book Company.

Glenn F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, Capítulo 7, Sección V (pag.

208). Tercera edición. John Wiley & Sons, Inc. (2000)

Ferrer Soria, Física nuclear y de partículas, § 11.3, Primera edición,Educació.

Materials 62. Universitat de València (2003)

Jerome L. Duggan, Laboratory Investigations in Nuclear Science. Published by The

Nucleus Inc. and TENNELEC (1988).

Page 13: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

12

III. Practica No 3. DETERMINACION DEL TIEMPO MUERTO DEL G-M LRN

Objetivo

Deducir el tiempo muerto del detector Geiger-Müller

Fundamento Teórico

Cuando una partícula β penetra en el tubo a través de la ventana y pierde energía creando

pares de iones, los electrones producidos en la avalancha resultante se recolectan en el

ánodo durante un corto periodo de tiempo. Sin embargo, los iones positivos son masivos y

se desplazan más lentamente hacia el cátodo cilíndrico durante un intervalo de tiempo Δt

en el que el contador. GM “está ocupado”. Si durante este intervalo de tiempo otra partícula

β penetra en el tubo GM ésta no será registrada. Este intervalo de tiempo se llama “tiempo

muerto” del contador GM. El contador GM es un dispositivo lento. Cuando se usa para

contar tasas superiores a 5000 c·min-1 es necesario realizar correcciones por tiempo

muerto para obtener la tasa de cuentas verdadera.

Procedimiento

En este apartado, se va a determinar el tiempo muerto del detector Geiger utilizando el

método de las dos fuentes.

Para ello se usaran dos fuentes 137Cs y 85Kr, los cuales emiten en su mayoría gammas,

luego se procederá de la siguiente forma:

1. Se dispone de dos fuentes de actividades parecidas y de idéntica construcción.

2. En primer lugar encienda el detector, coloque el indicador o perilla en el

respectivo voltaje de trabajo y mida la radiación de fondo lo cual indica que

ninguna fuente radiactiva debe estar cerca al tubo detctor.

3. Sitúe la fuente 1, como muestra la Figura 1a, frente a la ventana del detector, a

las distancias especificadas (tablas 1, 4 y 7), enseguida se anotan las cuentas

registradas, en un determinado período de tiempo t, calculando así la tasa de

cuentas N'1.

Figura 1.- Disposición de las fuentes de 137Cs y

85Kr para determinar el tiempo muerto del GM

Page 14: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

13

4. Ubique la fuente 2 sin desplazar la fuente 1, Figura 1.b, y mida durante el mismo

intervalo de tiempo y calcule la tasa de cuentas N'12.

5. Retire la fuente-1, dejando solamente la fuente2, Figura 1.c, y nuevamente mida

durante el mismo intervalo de tiempo que en los apartados anteriores,

obteniendo por ultimo la tasa de cuentas N'2.

Podemos considerar la expresión simplificada para el cálculo del tiempo muerto

como:

12 1 2

2 2 2 2

1 2 12

N F N N

N N F N

Donde las expresiones representan:

Tasa de cuentas 11

NN

t

Tasa de cuentas 1212

NN

t

Tasa de cuentas 22

NN

t

Repita los pasos 3 al 5, diez veces en total, luego obtenga el respectivo promedio y

se determina la tasa de cuenta real para cada caso.

Resultados

GEIGER-MÜLLER 1

Distancia Fuentes-Detector 1,5 cm

Voltaje de trabajo

Tiempo de Acumulación 1 min

MEDIDA N1 N12 N2 Fondo (F)

1

2

3

4

5

6

7

8

Page 15: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

14

9

10

Tabla 1. Cuentas obtenidas por el detector G-M 1.

Promedio

N1

Promedio

N12

Promedio

N2

Promedio

F

Tabla 2. Valor medio de las cuentas.

Cuentas/s

N'1

Cuentas/s

N'12

Cuentas/s

N'2

Cuentas/s

F'

Tabla 3. Tasa de cuentas por segundo.

Tiempo muerto

12 1 2

2 2 2 2

1 2 12

N F N N

N N F N

1. GEIGER-MÜLLER 2

Distancia Fuentes-Detector 4 cm

Voltaje de trabajo

Tiempo de Acumulación 1 min

MEDIDA N1 N12 N2 Fondo (F)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Page 16: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

15

Tabla 4. Cuentas obtenidas por el detector G-M 2.

Promedio

N1

Promedio

N12

Promedio

N2

Promedio

F

Tabla 5. Valor medio de las cuentas.

Cuentas/s

N'1

Cuentas/s

N'12

Cuentas/s

N'2

Cuentas/s

F'

Tabla 6. Tasa de cuentas por segundo.

Tiempo muerto

12 1 2

2 2 2 2

1 2 12

N F N N

N N F N

2. GEIGER-MÜLLER PASCO

Distancia Fuentes-Detector 4,2 cm

Tiempo de Acumulación 2 min

MEDIDA N1 N12 N2 Fondo (F)

1

2

3

4

5

6

Tabla 7. Cuentas obtenidas por el detector G-M PASCO.

Promedio

N1

Promedio

N12

Promedio

N2

Promedio

F

Tabla 5. Valor medio de las cuentas.

Cuentas/s

N'1

Cuentas/s

N'12

Cuentas/s

N'2

Cuentas/s

F'

Tabla 6. Tasa de cuentas por segundo.

Tiempo muerto

Page 17: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

16

12 1 2

2 2 2 2

1 2 12

N F N N

N N F N

Conclusiones.

Referencias Nicholas Tsoulfanidis, Measurement and Detection of Radiation, Sección 2.21 (pag. 73).

Second Edition (1995)

Taylor & Francis Ltd. William J. Price, Nuclear Radiation Detection, Sección 5.6 (pag. 126).

Second Edition (1964)McGraw-Hill Book Company.

Glenn F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, Capítulo 4, Sección VII (pag. 119).

Tercera Edición. John Wiley & Sons, Inc. (2000)

A. Ferrer Soria, Física nuclear y de partículas, § 11.3, Primera Edición, Educació. Materials

62. Universitat de València (2003)

Page 18: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

17

IV. Practica No. 4. ABSORCION DE PARTICULAS

Introducción

Las partículas se emiten espontáneamente por núcleos que tienen neutrones o protones

en exceso. En el primer caso se producen electrones - y en el segundo caso positrones

+, según las desintegraciones:

n p

p n

Donde n representa el neutrón p el protón y, y el neutrino y antineutrino que se emite

siempre estas desintegraciones.

En una desintegración - un núcleo de número atómico Z se transforma en uno de numero

atómico Z + 1 y una desintegración + transforma un núcleo de Z a Z – 1, según:

1

1

A A

Z Z

A A

Z Z

X Y

X Y

Las partículas emitidas por un radionucleido no poseen todas la misma energía, ya que

hay un reparto de energía entre él y el antineutrino. Por lo que en su emisión forman un

espectro continuo de energías, como se observa en la Figura 1.

La trayectoria de un electrón en la materia no es una línea recta, especialmente a bajas

energías. Por esta razón el camino que recorre al pasar de un sitio a otro puede ser más

que la línea recta que une esos puntos. Podemos decir que la trayectoria de los electrones

va en zig-zag y el alcance no se corresponde con su trayectoria. Además, los electrones

emitidos como tienen diferente energía, no se ven detenidos por el mismo espesor del

material.

Page 19: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

18

Si se representa el número de electrones que atraviesan una lamina de aluminio en función

de su espesor, dado en g/cm2, se obtiene una curva como la figura 2, que tiene una forma

aproximadamente exponencial y termina en una recta paralela al eje de abscisas debido a

la detección de radiación X de frenado y al fondo. Esta radiación producida por dichas

partículas depende de la energía y del Z del absorbente. Existe una relación obtenida por

Feather entre alcance y energía máxima de las partículas para el aluminio.

Si se llama R el alcance en g/cm2 de aluminio atravesado, y E la energía en MeV, se tiene:

1.845 0.245 0.35 1.54

2.459 0.006 0.35

E R R

E R R

Conocido el alcance en aluminio, se puede determinar la energía máxima de emisión de

radionucleido.

Figura 2. Numero de partículas β vs Espesor de absorbente.

Objetivos.

Determinar la curva de alcance en función del espesor de absorbente de aluminio

con una fuente de 90Sr.

Obtener el alcance a partir de la grafica.

Hallar la energía máxima de las partículas .

Comparar los resultados experimentales con los obtenidos a partir de la formula de

Feather.

Page 20: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

19

Procedimiento.

Coloque la fuente en el castillete del detector a una distancia d, determine la

actividad de la muestra en cuentas/s corregidas de fondo.

Sin modificar la posición de la muestra, se va interponiendo entre la fuente y el

detector distintos espesores de aluminio, de menor a mayor, y se mide el numero de

cuentas por unidad de tiempo hasta que al medida de un resultado comparable con

el fondo y al superponer mas espesores no se vea mucha variación en el contador.

Representar gráficamente los datos obtenidos, colocando en las abscisas los

espesores de los absorbentes (g/cm2) y en las ordenadas las cuentas por unidad de

tiempo obtenidas.

Obtenga experimentalmente el alcance, para ello en la grafica anterior determine en

que punto comienza la pendiente horizontal.

Con ayuda de la tabla 1, construya una gráfica, que relaciona el alcance con la

energía máxima de las partículas emitidas por diferentes nucleídos, esta grafica se

aproxima a una recta.

A partir del alcance obtenido y con esta recta, se halla el valor de la energía máxima

correspondiente a la muestra radiactiva, para ello se interpola teniendo en cuenta

que son datos experimentales y tendrán una dispersión.

Page 21: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

20

Compruebe si el valor obtenido según las formulas de Feather es sensiblemente el

mismo para la energía máxima de emisión del 90Sr, que aparece en el esquema de

desintegración.

Resultados

TIEMPO DE ACUMULACION = 2 min

Espesor (g/cm2) Cuentas Cuentas/s

Tabla. 1. Numero de cuentas y cuentas por segundo en función del espesor

Responda

De acuerdo a los gráficos que realizo, cual es su observación?

2( / )

( )

Alacance g cm

Energía máx keV

Por medio de la formula de Feather, cuál es la energía máx?.

R

E

Para el caso del 90Sr cuál es la energía máxima de emisión? y su alcance en g/cm2 de

aluminio atravesado es?

Conclusiones

Referencias

Guía Prácticas de Laboratorio LRN

Page 22: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

23

V. Practica No. 5. ESTADISTICA APLICADA A MEDIDAS NUCLEARES

Introducción

En un conjunto estadístico se considera un conjunto, llamado población de elementos, que

se denominan individuos, de los cuales se estudia un aspecto determinado, que se

denomina carácter y también variable estadística o simplemente variable. Estos

observaciones pueden incluir una muestra, y a partir de los datos obtenidos para esta

muestra, se infieren resultados para toda la población.

Las técnicas estadísticas son, en general, una herramienta de especial ayuda para el

proceso del conocimiento de un fenómeno físico, su aporte engloba varias etapas de este

proceso:

El diseño de experimentos: frecuentemente las conclusiones de un experimento

bien diseñado se pueden extraer fácilmente, aun con métodos estadísticos

elementales. Por el contrario, el análisis estadístico más sofisticado no puede

compensar un experimento mal diseñado.

Reducción de datos: en ocasiones los numerosos resultados obtenidos en la

adquisición de mediadas pueden ser representados mediante funciones de

distribución que facilitan su comprensión y manejo.

El proceso de inferencia: donde a partir de la información extraída de una muestra

se estiman propiedades de la población como; construcción de modelos, predicción

de resultados, etc.

A pesar del amplio alcance de las técnicas estadísticas, este anexo se va a centrar en

aquellos conceptos que más usualmente se utiliza en las medidas nucleares. Así mismo, la

práctica se centra en el análisis de variables discretas que adoptan valores enteros.

Afortunadamente el caso de la desintegración radiactiva es de los más favorables desde el

punto de vista del tratamiento estadístico. En efecto este proceso sigue la llamada

distribución de Poisson, lo que permite afirmar que, si en un determinado intervalo de

tiempo llegan al detector n sucesos ionizantes, el valor más probable de la media

aritmética es precisamente n.

Distribución de Poisson

Muchos procesos pueden ser caracterizados por la baja probabilidad de que un

determinado suceso se realice en cada ensayo de la experiencia. En esta categoría están

incluidos muchos experimentos nucleares de recuento, en los cuales la presencia de un

gran número de núcleos hace aumentar el tamaño de la muestra o el numero de ensayos

Page 23: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

24

de la experiencia aleatoria, mientras que una fracción relativamente pequeña de estos

origina un recuento. En estas condiciones la aproximación p << 1 es válida. La distribución

de Poisson está dada por:

( )!

xeP x

x

De este resultado se puede deducir que la distribución está normalizada

0

( ) 1x

P x

La media es

0

. ( )x

x x P x

La varianza es

22

0

. ( )x

x x P x x

Así, la distribución de Poisson se escribe

( )!

x xx eP x

x

Es interesante señalar que para esta distribución la desviación es la raíz cuadrada de la

media.

Una representación de esta distribución se observa en la siguiente figura.

Figura 1. Distribución de Poisson.

Distribución Normal o de Gauss

La distribución de Gauss (o normal) es una distribución de probabilidad que, gracias a sus

propiedades tan particulares, es una de las distribuciones probabilísticas más empleadas

Page 24: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

25

en diferentes campos de la ciencia. Esto se debe a que la función de probabilidad que la

define es una función simétrica en forma de campana (también es denominada campana

de Gauss), por lo que se ajusta a gran número de aplicaciones estadísticas y sirve como

modelo matemático para describir ciertos fenómenos.

Una distribución Gaussiana tiene las siguientes características:

Su función de densidad de probabilidad viene dada por la expresión:

21

2

2

1( )

2

x x

P x e

Una distribución límite; de forma que cuantas más medidas se realicen en el

experimento, más se aproximarán a la distribución acampanada, de forma similar a

lo que sucede en la distribución de Poisson. Teóricamente habría que realizar

infinitas medidas para alcanzar dicha distribución, lo cual es imposible. No obstante,

el modelo describe con muy buena aproximación ciertos procesos en los que es

posible tomar un número alto de medidas, obteniendo un diagrama como el de la

figura 2.

Figura 2. Distribución de Gauss.

Está normalizada:

( ) 1P x

Por otra parte, la precisión en el valor dado como media de una serie de medidas,

dentro de un intervalo de confianza determinado viene expresado por la desviación

Page 25: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

26

típica de la media. Así, si para un experimento repetido N veces se han obtenido los

valores de x1, x2, x3,…,xN, se puede expresar el resultado como:

1

N

ii

x

xN

Con su respectiva desviación:

2

1

1

N

ii

x x

N

Fiabilidad Estadística de un Detector Geiger

En general un sistema detector será estadísticamente fiable si existe una correspondencia

biunívoca entre el número de sucesos ionizantes x, que alcanzan el volumen sensible del

detector y el número, m, de impulsos que se acumulan en la escala de contaje. A este fin

se utiliza la función 2

de Pesaron, que permite una comparación entre la desviación típica

teórica calculada supuesto que sigue la estadística de Poisson, y la experimental,

calculada a partir de un cierto número de medidas, este valor se calcula por medio de la

siguiente fórmula:

2

2 1

N

ii

x x

x

Que expresada en función de la desviación estadística teórica y experimental es:

2

exp2

2( 1)

teo

N

La función 2

es una variable muy usada en comprobación estadística y se obtiene su

probabilidad en función de los grados de libertad (Tabla 1.). Así, un detector se considera

fiable si existe una probabilidad 0.10 < p < 0.90 lo que da unos valores determinados de

2

en función de los grados de libertad.

Page 26: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

27

Objetivos

Determinar la desviación estadística de una serie de medidas de la actividad de una

muestra radiactiva Co-60.

Comparar la desviación estadística experimental con la desviación estadística que

proporciona la distribución de Poisson.

Estudiar la fiabilidad estadística del detector Geiger-Muller.

Procedimiento experimental.

Mida la actividad de una muestra durante N = 30 intervalos de 30 s de duración.

Calcule el numero medio de impulsos por intervalo mediante la siguiente expresión:

1

N

ii

n

nN

Calcule la desviación típica de una medida según la Distribución de Poisson según

la expresión:

teo n

Page 27: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

28

Calcule la desviación típica experimental del conjunto de observaciones aplicando

la formula:

2

1exp

1

N

ii

n n

N

Compare los resultados obtenidos por ambas desviaciones teo y exp

Calcule 2

de acuerdo con la formula

2

exp2

2( 1)

teo

N

Considerando la tabla 1, determine la probabilidad p, en función de los grados de

libertad f = N - 1

Compare el resultado con los criterios de aceptabilidad comúnmente considerados.

Resultados

i ni i ni

1 16

2 17

3 18

4 19

5 20

6 21

7 22

8 23

9 24

10 25

11 26

12 27

13 28

14 29

15 30

Tabla 2. Cuentas tomadas por el detector

Numero de datos 30N

Page 28: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

29

Valor medio 1

N

ii

n

nN

Desviación teórica teo n

Desviación experimental

2

1exp

1

N

ii

n n

N

Nivel de confianza

2

exp2

2( 1)

teo

N

Responda

Los resultados que obtuvo son fiables ¿si no, por qué?

De acuerdo a la tabla 1, p se encuentra en esta ¿si no, por qué?

Por que se le atribuye la distribución o estadística de Gauss a este tipo de medidas?, habrá

otra distribución que explique mejor el fenómeno ¿si no, por qué?.

Conclusiones

Referencias

Guía del Laboratorio practica 3.

Estadística aplicada a las medidas nucleares pdf

Análisis de las desintegraciones de una fuente radioactiva: Ra-226

Page 29: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

30

VI. Practica No. 6. CALCULO DE ACTIVIDADES DE FUENTES RADIACTIVAS

Objetivo

Calcular la actividad de una fuente mediante tasa de dosis en función del inverso del

cuadrado de la distancia y Dosis acumula.

Marco Conceptual

Es importante conocer el tipo de material radiactivo o actividad de las fuentes, en especial cuando en una misma zona hay varias de éstas. Si se encuentra una fuente radiactiva sellada con o sin blindaje, debe evitarse la exposición a la radiación de ésta en el menor tiempo posible. En el caso en que se llegase a encontrar una fuente radiactiva de actividad desconocida, aunque sea de baja actividad, es muy difícil identificarla; para éste caso se requiere de un procedimiento que permita su identificación si no se cuenta con el equipo sofisticado de detección e identificación de radionucleidos.

La fuente de 60Co de actividad desconocida se identifica por su placa como radionucleido de 60Co. El esquema de desintegración de éste radionucleido se muestra en la Fig.1 donde se representa de manera esquemática los detalles de la transición radiactiva que sufre éste radionucleido inestable. En el proceso de desintegración, el 60Co emite un electrón con una energía de 315 keV y luego dos fotones gamma con energías de 1.17 MeV y 1.33 MeV, cada uno con el 99% y 1% de probabilidad de emisión respectivamente, con lo cual el fotón más probable en la emisión es el de 1.17 MeV.

Figura 1. Decaimiento radiactivo del 60Co

Equipo de medida DETECTOR RDS 110 Figura 2: Éste detector digital tiene múltiples propósitos de inspección de medidas diseñado para el control Gamma, rayos X y radiación Beta. La radiación gamma es detectada por un halógeno apagado, compensando la energía del tubo GM, que combinada con la tecnología del microprocesador y respaldados por un avanzado algoritmo de conteo, ofrece una respuesta rápida y confiable, incluso en campos de baja radiación de fondo.

Page 30: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

31

Figura 2. Detector RDS110

Procedimiento Para el cálculo de la actividad se procede de la siguiente forma: Coloque la fuente y el detector como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Montaje para determinar la actividad de la fuente

La primera distancia es 5 cm fuente detector, después de un tiempo de 1 minuto de estabilización tome la primera lectura dada por el detector. Realice el mismo procedimiento del paso anterior variando la distancia cada 5 cm. Luego realice una grafica de tasa de dosis en función de la distancia y haga el ajuste

potencial a la curva mediante la ecuación By Ax .

Por último, compare el valor de las constantes del ajuste con el valor de las constantes de

la ecuación de intensidad 2

cI kAd , donde I es la intensidad de radiación, k es la

constante de transmisión del 60Co que tiene un valor de 21.33 [ / ]R m h Ci , cA es la

actividad de la fuente, d la distancia. Resultados y Conclusiones

Cuál es la actividad de la fuente de acuerdo a los resultados encontrados?

Page 31: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

32

Como puede mejorar el procedimiento para obtener mejores resultados?

Referencias

Identificación de Fuentes y dispositivos radiactivos.OIEA,Austria,2009.

Física Nuclear. María Shaw Martos y Amalia Williart Torres, Alianza Editorial, S.A.

Madrid, 1996

The physics of radiology. Harold Elford Jhons, John Robert Cunningham, Fourth

edition, 1983

RDS-110 Multi-purpose Survey Meter, OPERATING INSTRUCTIONS, RADOS

Tchnology Oy 1995

Biblioteca digital.ilce.edu.mx.Ciencia, Volumen 2

Page 32: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

33

VII. Practica No. 7. VARIACIÓN DE LA TASA DE DOSIS EN FUNCIÓN DE LA

DISTANCIA.

Introducción.

Para realizar esta práctica se debe tener en cuenta algunas nociones básicas de

dosimetría.

La Dosimetría es la ciencia que tiene por objeto la medida de la dosis, comúnmente se

realiza mediante la dosimetría ambiental y los monitores de radiación.

Magnitudes Importantes en Dosimetría

Actividad; Se define, como, el número de desintegraciones nucleares por unidad de

tiempo. La unidad en el Sistema Internacional es el Bequerelio (Bq), que corresponde a

una desintegración por segundo.

El Curio (Ci) es una unidad histórica que equivale a 37MBq. La desintegración radiactiva es

un proceso espontáneo imposible predecir para un átomo pero la proporción de núcleos

que se desintegran es constante a lo largo del tiempo, es una constante estadística

conocida como constante de desintegración λ.

Exposición (X)

El concepto de exposición se introdujo originalmente para permitir la comparación las

cantidades de radiación suministradas por los tubos de rayos X, relacionando su

interacción con la materia. Se emplea para medir, la capacidad de la radiación para

producir iones en el aire. Su unidad en el sistema internacional de medida es el C/Kg,

como unidad tradicional se usa el Roentgen R.

Dosis Absorbida (D)

Se define la magnitud de dosis absorbida como la energía depositada por cualquier

radiación ionizante por unidad de masa de material irradiado. Los efectos que la radiación

en una sustancia están determinados por la energía que dicha sustancia absorbe y podrán

ser cuantificados con esta magnitud. La unidad en Sistema Internacional es J/Kg = Gy

(Gray), pero tradicionalmente es rad que equivale a la absorción de una energía de 100

ergios por gramo de sustancia irradiada la conversión de rad a Gy es: 1Gy = 100 rad.

Dosis Equivalente (H)

La dosis equivalente, que se mide en Sievert (Sv), que equivale a 100 rem en el Sistema

Cegesimal, tiene en cuenta tanto la cantidad de energía que absorbe el tejido vivo como la

Page 33: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

34

calidad de sus repercusiones biológicas según el tipo de partículas. En los emisores γ o β

usuales en investigación, el Gray y el Sv son equivalentes y al hablar de dosis nos

referimos a la dosis equivalente que se mide habitualmente en mili Sievert.

Dosis equivalente (Sv) = Dosis absorbida (Gy) x WR

Donde WR es un factor de calidad que refleja la capacidad del tipo particular de radiación

para causar daño.

Tasa de exposición, dosis absorbida y dosis equivalente.

Las magnitudes vistas anteriormente han sido definidas independientemente del tiempo

que haya durado la irradiación. Un individuo puede absorber la dosis total de un rad en un

minuto por hallarse en un campo de irradiación intenso o en varios años por vivir en un

campo de irradiación débil. Por ello es importante considerar las tasas de las magnitudes

que sería la cantidad de magnitud recibida en condiciones constantes, en la unidad de

tiempo.

Dosis en función de la distancia.

La dosis se atenúa para distancias crecientes. La razón es que al aumentar la distancia a

la fuente (se supone puntual), el mismo número de fotones se extiende por una superficie

cuya magnitud varía con el cuadrado de la distancia.

La ley general que expresa la tasa de dosis en función del tiempo para un distancia dada

es de la forma:

Tasa de dosis = C/(distancia)2

Donde C es la constante que incluye el valor de la energía de los fotones, la actividad y

otros valores. Para una fuente radiactiva dada, de energía y actividad constantes el valor

de C no varía, la única variación es la distancia.

Detección de la Radiación

La detección y medida de las radiaciones se hace por métodos indirectos, esto es,

evaluando los procesos físicos y químicos que provocan las radiaciones ionizantes al

interaccionar con la materia. Midiendo la intensidad del efecto, es posible conocer la

cantidad y la calidad de la energía cedida por la radiación al medio irradiado. Los más

usados son los detectores de ionización y los contadores de excitación o contadores de

centelleo. Los detectores de ionización, como los contadores Geiger, tienen una cámara o

tubo lleno de gas, normalmente una mezcla gases ionizables con argón, en la que se

disponen dos electrodos aislados. Cuando la radiación entra en la cámara, que suele tener

una ventana de poco espesor para facilitar la entrada, el gas se ioniza y se producen

descargas que se "cuentan". Estos detectores sólo miden las radiaciones capaces de

Page 34: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

35

entrar en la cámara y no pueden medir radiaciones β de baja energía como la emitida por

el Tritio.

Los contadores de centelleo se basan en el uso de sustancias, luminóforos, que por acción

de la radiactividad emiten luz visible o ultravioleta que se mide mediante un detector

fotoeléctrico. Hay dos clases de detectores de centelleo según el luminóforo sea líquido o

sólido. En el caso de los contadores de centelleo líquido el producto radiactivo se

incorpora a un vial que contiene el luminóforo (líquido de centelleo) y se mide la luz

emitida. Es válido para medir cualquier tipo de sustancia radiactiva, incluido el Tritio, ya

que la radiación se produce en el interior del vial. En el caso de los luminóforos sólidos y

termoluminiscentes la radiación llega hasta el cristal desde el exterior y presenta las

mismas limitaciones que la cámara de ionización

Objetivo

Determinar la relación existente entre la tasa de dosis en función de la distancia.

Procedimiento

Encienda el detector y compruebe el estado de las baterías.

Realice una lectura sin muestra radiactiva en las proximidades, tome esta medida

como valor de fondo.

Coloque la fuente emisora gamma frente al detector, a una distancia determinada de

25 cm para la fuente de Cs-137, durante un tiempo de relajación de 1 min, espere a

una distancia segura de la fuente > a 2m, y luego tome la lectura de la tasa de

exposición ( Sv/h) dada por el detector, haga la conversión de Sv/h a R/h para ello

use la relación 1R = 104 Sv.

Vaya separando el detector a distancias crecientes de 5 cm, repitiendo el proceso

que realizo en el anterior ítem, hasta que el detector de una lectura semejante al

fondo.

Compruebe que se cumple la ley del inverso al cuadrado para ello haga una gráfica

de los valores obtenidos, distancia eje abscisas y tasa de dosis eje ordenadas

Linealíce la gráfica anterior, simplemente grafique los datos en Log vs Log y por

ultimo ajuste esa recta por mínimos cuadrados.

Page 35: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

36

Resultados

MUESTRA: FONDO ( Sv/h) =

Distancia (m) Tasa de exposición ( Sv/h) Tasa de exposición (R/h)

Tabla 1. Datos de la variación de la tasa de exposición en función de la distancia

Realice un ajuste no lineal y obtenga las constantes empíricas, se cumple la ley del inverso

al cuadrado ¿si no, por qué?

Realice ahora un Ajuste por mínimos cuadrados las constantes que obtiene por medio de

ajuste siguen siendo las mismas, ¿si no, por qué?

De acuerdo a sus resultados, cuál es la distancia mínima para reducir a 1/10 de la dosis

recibida?

Conclusiones

Referencias

Guía Practicas de Física Nuclear Laboratorio Radiaciones Nucleares LRN

MANUAL DE RADIOPROTECCIÓN. José Acosta Mira, Sergio Cañete Hidalgo.

Laboratorio de Radioisótopos. UNIVERSIDAD DE MALAGA.

Page 36: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

37

VIII. Practica No. 8. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE ATENUACIÓN LINEAL

Objetivo

Determinar el coeficiente de atenuación *

de diferentes materiales.

Materiales

Fuentes 137Cs, 60Co y 90Sr.

Laminas de plomo

Laminas de aluminio

Laminas de polietileno

Detector Geiger.

Marco conceptual

Cuando un fotón de intensidad oI incide sobre un material de densidad y

espesor x , la intensidad emergente sigue la ley de Lambert.

( ) x

oI x I e (1)

es el coeficiente de atenuación másico.

El coeficiente de atenuación lineal *

está relacionado con a través de la

densidad, de la forma:

*

(2)

Al atravesar la materia el fotón puede interactuar con esta básicamente de tres

formas diferentes.

Procedimiento

1. Haga el esquema de desintegración del isotopo a usar.

2. Conocida la energía del fotón gamma o - emitido por la fuente calcule el alcance de

la partícula en el medio a usar.

3. Con el cálculo del alcance del punto 2 ubique la fuente y el detector en puntos fijos

dejando el espacio para ubicar el material a estudiar.

4. Mida el número de cuentas acumuladas durante 1 min sin colocar la fuente. Repita

este proceso 6 veces, de esta forma determinara el conteo de fondo.

Page 37: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

38

5. Ubique la fuente y mida el número de cuentas acumuladas durante 1 min. Repita

este proceso 4 veces restando de cada medida el conteo de fondo.

6. En seguida coloque la primera lamina del primer material y espesor escogido

(polietileno, aluminio, plomo) frente a la fuente sin variar la distancia fuente

detector. Luego mida el número de cuentas acumuladas durante 1 min. Repita este

proceso 4 veces y llene la tabla 1.

7. Sin quitar la primera lámina coloque una segunda lámina y repita el proceso del

paso anterior. Continúe de la misma forma para las láminas dispuestas según su

cálculo.

Resultados

Construya una tabla para cada material como se indica:

Material:

Fuente:

Tiempo de Acumulación :

Distancia Fuente-Detector:

oI (Cuentas sin absorbente):

Cuentas Fondo:

espesores

Espesor

X

Cuentas

I

Promedio

cuentas

I

ln I

1

2

Page 38: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

39

3

4

5

6

8. Después de obtener los datos de la tabla, Represente gráficamente ln I frente a X.

De la grafica anterior deduzca, mediante un ajuste de regresión lineal los datos

adecuados para oI y .

Por último determine *

por medio de la ecuación (2).

Page 39: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

40

Responda

¿Cuál es el valor de *

que obtuvo para polietileno?, ¿es el correcto?, ¿si, no por

qué?

¿Cuál es el valor de *

que obtuvo para aluminio?, ¿es el correcto?, ¿si, no por

qué?

¿Cuál es el valor de *

que obtuvo para plomo?, ¿es el correcto?, ¿si, no por qué?

Referencias

. X-Ray Mass attenuation coefficients-copper. NIST (National Institute of Standards

and Technology). Datos de su página web.

. G. Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley& Sons. N. Y. 1979.

. R. D. Evans, The Atomic Nucleus, Mc Graw-Hill. N. Y.1953.

Page 40: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

41

IX. Practica No. 9. REVELADO DE UNA PELÍCULA RADIOGRAFICA.

Objetivo

Aprender a revelar una película radiográfica que ha sido anteriormente expuesta a la

radiación.

Materiales

Liquido Revelador

Agua

Liquido Fijador

Película Radiográfica

Cronometro

Bata

Guantes

Gafas

Marco Conceptual.

Registro radiográfico

Películas

Construcción de la Película y Formación de Imagen

1. Gelatina endurecida que protege la emulsión

2. Emulsión (0.025 mm), contiene pequeños cristales de bromuro de plata

3. Sustrato que asegura la adherencia de la capa de emulsión a la base

4. Base, hecho generalmente de un derivado de celulosa transparente y de

color levemente azulado (triacetato de celulosa o poliéster).

Los cristales de bromuro de plata (color verde claro), cuando son irradiados y

reaccionan con el revelador, pasan a plata metálica negra y bajo la acción de la

luz , se observa la imagen del objeto irradiado.

Características de las Películas

Granulometría o Tamaño de Grano

Page 41: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

42

La imagen en la película radiográfica es formada por una serie de finas

partículas de sales de plata que son invisibles al ojo humano, pero cuando

estas partículas se unen en masas relativamente grandes, pueden ser vistas

por el ojo o con la ayuda de lentes. Este agrupamiento de partículas de sales

de plata en la emulsión es la que se llama granulometría. Todas las películas

presentan este fenómeno.

La granulometría es una característica de cada película pero además es

influenciada por la calidad de radiación que llega a la película y por el tiempo

de revelado de la película

DENSIDAD: La imagen formada en la película radiográfica posee áreas claras

y oscuras, observándose un cierto grado de ennegrecimiento que

denominamos densidad. Esta es medida por: Densitómetros y/o Películas

Patrones

log oIDI

Io = Intensidad de luz incidente

I = Intensidad de luz transmitida

Velocidad: Rapidez con que una película consigue determinada densidad,

cuando es comparada con otra película. La velocidad es una característica

propia de cada película, depende principalmente del tamaño de los granos

presentes en la emulsión. A mayor tamaño de los granos la película será más

rápida, pero la imagen formada será menos nítida.

Page 42: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

43

Curva característica e una película o curva sensitomentrica o curva H-D

(Hurter – Driffield): Relaciona la exposición dada a una película con la

densidad obtenida. A través de las curvas características podemos comparar

cualitativamente películas diferentes y así establecer criterios para corregir

densidades obtenidas para una exposición dada. Estas graficas son

suministradas por los fabricantes de las películas.

Calidad de Imagen Radiográfica

Está asociada con algunas características de la película y del tipo de radiación

utilizada

Contraste: Es la diferencia de densidades entre dos regiones adyacentes en la

película (o la capacidad de la película de detectar intensidades y energías

diferentes de radiación).

Gradiente: Sirve para evaluar el efecto de la forma de la curva característica

de la película radiográfica y es numéricamente igual a la tangente en un cierto

punto de la curva. Cuando el gradiente es mayor a 1 el contraste se

incrementa.

Definición: Al observar con detalle la imagen formada en la película

radiográfica, sé vera que el cambio de densidades de un área a otra no se hace

de manera brusca

Procedimiento

Procesamiento de la Película Radiográfica

Preparación para el procesamiento

La manipulación de las películas y la preparación de los baños deben seguir

algunas consideraciones generales tales son:

Limpieza

Cámara oscura, tanques, agitadores y termómetros

Soluciones frescas

Preparación de los Baños

La preparación de los baños cumple la relación 4/1 4 tazas de agua por una de

revelador o fijador.

Tanques de acero inoxidable o material sintético

Importante la agitación de los baños. Los agitadores deben ser de acero

inoxidable o de materiales que no absorban ni reaccionen con las soluciones.

Page 43: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

44

Un agitador para cada baño.

Manipulación

La película expuesta se deberá retirar del sobre para revelarla en el cuarto

oscuro y con la luz de seguridad prendida.

No se debe presionar la película con los dedos.

Control de Temperatura

La temperatura normal de los baños del proceso es de (18 a 22) ºC

Procesamiento manual de la Película en la Cámara Oscura

Una vez se tenga una película expuesta a la radiación, se pasará al

procesamiento. Este consiste en una serie de baños en los tanques de

revelado, como se describe a continuación:

Revelado

Cuando se sumerge una película expuesta en el revelador, este actúa sobre los

cristales de Bromuro de Plata expuestos en la película, reduciendo la Plata

iónica a estado metálico

La visibilidad de la imagen, contraste, densidad de fondo y la definición

dependen del tipo de revelador, del tiempo y de la temperatura dentro del baño.

La temperatura ideal del baño es de 20ºC y el tiempo de 5 min. (a mayor

temperatura menor tiempo y viceversa).

Agitación permanente de la película (mínimo 2 min. Para evitar la

sedimentación del bromuro y de otras sales (producirían manchas)

El revelador se degrada progresivamente y se oxida lentamente por el uso y

por el medio ambiente

Page 44: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

45

Se debe llevar una tabla con el número de películas reveladas

Baño de Parada O Enjuague Intermedio

Tiene la función de interrumpir la acción del revelador a partir de la remoción

del revelador residual

Agitación de la película Mínimo 1 min.

Pierde su efecto con el uso

Fijado

Su función es la de remover el Bromuro de Plata de las porciones no expuestas

de la película, sin afectar los que fueron expuestos a la radiación. También

tiene la función de endurecer la emulsión gelatinosa.

El tiempo de fijado es el doble del revelado. Máximo 15 min

Agitación Mínimo 2 min.

Temperatura igual al del revelado

Lavado de las Películas

Elimina los complejos solubles de Plata formados en la emulsión por el fijado

Tiempo de lavado: 20 a 30 min

Quinto baño: Baño humectante - 30 segundos, tiene la finalidad de quebrar la

tensión superficial del agua evitando que queden pequeñas gotas en la

superficie. (5 a 10 ml del agente humectante / litro).

Secado

Las películas se deberán colgar de 2 a 3 minutos antes de colocarlas en el

secador.

Evaluación de la Calidad de Imagen

Identificación de la Película

La película debe contener informaciones importantes tales como:

Fecha del ensayo

Identificación de los soldadores en el caso de juntas soldadas

Identificación de la pieza y región examinada

Numero de la radiografía

Identificación del operador

La sigla de la empresa ejecutante

Todas estas informaciones deben aparecer claramente, para permitir la

rastreabilidad del ensayo. Pueden ser hechas o con letras y números de plomo.

Page 45: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

46

Resultados y Conclusiones

Tipo de película

Defecto patrón

Tiempo de Revelado

Tiempo de Enjuague

Tiempo de Fijado

Observaciones

Nota: Después de revelar la película radiográfica las soluciones se deben guardar en su

respectivo recipiente. Asimismo, los líquidos se deben cambiar cuando el revelador

tome un color oscuro.

Referencias

Manual de radiografía industrial para rayos X y radiación Gamma Laboratorio

de Radiaciones Nucleares.

Page 46: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

47

X. Practica No. 10. RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL.

Objetivo

Realizar la radiografía de una pieza soldada y determinar el tipo de

defectología presente en la región soldada, por medio de rayos X de alta

energía.

Materiales.

Equipo generador de rayos X

Detector de radiación

Dosímetros

Cronometro

Metro

Película especial para rayos X

Patrón

Indicadores de Calidad de Imagen

Cinta negra y de enmascarar

Letras y números de plomo

Revelador

Agua

Fijador

Bata

Guantes

Gafas

Marco Conceptual.

El procedimiento usual para obtener una radiografía industrial consiste en situar

una fuente de radiación (rayos X o gamma) a un lado de la muestra a

inspeccionar y un detector de la radiación (película) al otro lado. La energía de

la radiación debe ser elegida de forma que se transmita suficiente cantidad al

detector. El detector es habitualmente una hoja de película contenida en un

chasis estanco a la luz con una cara frontal muy fina, que permita fácilmente el

paso de la radiación. La fuente de radiación debe de ser físicamente pequeña

(diámetro muy pequeño) y como los rayos X se propagan en línea recta desde

la fuente y a través de la muestra hacia la película, se forma sobre esta una

imagen nítida de cualquier defecto, fractura o discontinuidad de la pieza. Esta

formación geométrica de la imagen es semejante a las sombras que se

obtienen con una fuente de luz visible; la nitidez de la imagen depende, en

ambos casos, del diámetro del emisor luminoso y de su distancia a la superficie

en que se forma la sombra.

Page 47: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

48

El chasis conteniendo la película se coloca inmediatamente detrás de la

muestra y seguidamente se hace emitir rayos X durante un tiempo apropiado

(el tiempo de exposición), tras lo cual se retira la película y se procesa

fotográficamente, es decir, se revela, fija, lava y seca. La película (ya es una

radiografía) , se coloca sobre una pantalla luminosa donde las diferencias en

intensidades degradación transmitida por la pieza, se han reproducido como

diferencias de ennegrecimiento sobre la película(densidad fotográfica), que son

percibidas por el observador como diferencias de claridad. Cuando se coloca

una radiografía sobre una pantalla luminosa (negatoscopio) para su evaluación,

las zonas de película que recibieron más radiación durante la exposición, por

ejemplo, tras una cavidad, aparecen más oscuras. En términos fotográficos se

dice, que ha aumentado la densidad. La calidad de la imagen radiografía puede

ser determinada mediante tres parámetros llamados contraste, definición y

granularidad.

Procedimiento

Observe si el equipo tiene las conexiones establecidas, luego proceda a

realizar un precalentamiento al tubo de rayos X, fijando en el monitor digital el

miliamperaje y el kilovoltaje mínimo, el equipo automáticamente pondrá un

tiempo especifico, luego deje fijo el valor de miliamperaje y suba el kilovoltaje al

siguiente valor, nuevamente el equipo automáticamente pondrá un tiempo

especifico, repita este proceso hasta llegar al valor de kilovoltaje de trabajo

deseado.

Después que el tubo esté a punto se procede de la siguiente forma:

a. Recorte la película de tal forma que exceda de 2 a 4 cm el alto de la

pieza a irradiar.

Page 48: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

49

b. Coloque sobre la película los respectivos identificadores con letras y

números de plomo lo mínimo que debe ir es; Fecha, Entidad que realiza

la radiografía, Tipo de Defecto. Espesor, Indicador de calidad de imagen.

c. Mediante el ábaco de exposición del equipo Figura 1, determine el

tiempo de exposición de acuerdo al kilovoltaje y espesor del patrón

escogido.

d. Adhiera la película detrás del patrón de referencia, debe tener cuidado

que la película cubra la región en donde se encuentra la soldadura.

Luego ponga el patrón a una distancia de 70 cm centrando la ventanilla

del tubo de rayos X con la soldadura de la pieza.

e. Una vez ubicada la pieza inserte en el monitor digital los datos de

kilovoltaje y tiempo de exposición para que el equipo realice la

exposición de los rayos x y la imagen del defecto se imprima en la

película.

f. Al finalizar la exposición lleve la película al cuarto oscuro de revelado,

teniendo cuidado en no velar la película antes de pasarla por los baños.

g. Al finalizar el baño de la película colgar y secar.

h. Por último lleve la película al negatoscopio y observe.

Page 49: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

50

Resultados y Conclusiones.

Defectologia Patrón:

Kilovoltaje:

Distancia Fuente Película: 70 cm

Tiempo de Exposición: 10 min

Observaciones:

Nota: Por protección y seguridad se debe tener un detector bien calibrado a la mano,

además mientras esté en funcionamiento el Tubo de rayos X ninguna persona debe estar

cerca del tubo.

Referencias

Manual de radiografía industrial para rayos X y radiación Gamma.

Page 50: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

51

XI. Practica No. 11. GAMMAGRAFÍA INDUSTRIAL.

Objetivo

Realizar la radiografía de una pieza soldada y determinar el tipo de

defectología presente en la región soldada, por medio de radiación gamma de

alta energía proveniente de una fuente de Co-60.

Materiales.

Equipo Fuente de Co-60

Detector de radiación

Dosímetros

Cronometro

Metro

Película especial para radiación

gamma

Patrón

Indicadores de Calidad de Imagen

Cinta de enmascarar

Letras y números de plomo

Revelador

Agua

Fijador

Bata

Guantes

Gafas

Marco Conceptual.

Radiactividad

Es la emisión espontánea de radiación de un núcleo atómico que se encuentra en un

estado excitado de energía

Clase de Radiación usada para el Ensayo

Fotones Gamma su naturaleza es ondulatoria y tienen un alto poder de penetración

Las propiedades de las radiaciones dependen de la longitud de onda (o energía) que a

su vez definen el tipo de radiación.

Propiedades de la radiación penetrante:

Poseen la misma velocidad de propagación de la luz. (300.000 Km/ seg)

Se distinguen de la luz por poseer una longitud de onda extremadamente corta.

Se desplazan en línea recta, no son afectado por campos eléctricos ni

magnéticos.

Pueden atravesar materiales opacos a la luz y al hacerlo son parcialmente

absorbidos por estos.

Tienen la propiedad de impresionar emulsiones fotográficas, formando

imágenes.

Page 51: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

52

Son invisibles.

No sufren refracción

No pueden ser focalizados

Otra característica de las ondas electromagnéticas son la frecuencia y la energía

Se puede convertir la energía en longitud de onda o en frecuencia mediante la

Ecuación de PlancK.

hcE

Donde:

E = Energía (Joule)

h = Constante de Planck. 6.624 x 10-34 Joule x segundo

c = Velocidad de la luz

λ = longitud de onda

De esta ecuación se concluye que cuanto menor es la longitud de onda mayor será la

energía de radiación

Fundamentos y Principios Físicos del Ensayo

La Gammagrafía es un método de inspección no destructivo que se basa en la

diferente absorción a la radiación penetrante de la pieza que está siendo

inspeccionada. Esta absorción depende de la densidad del material, de variaciones de

espesor o variaciones de la composición química.

Esta diferencia de absorción a la radiación puede ser detectada a través de películas,

tubos de imagen o puede ser medida por medio de detectores electrónicos de

radiación.

La radiografía industrial es entonces usada para detectar variaciones de una región de

un determinado material que presenta una diferencia en el espesor o densidad

comparada con una región vecina. (Inspección de fundiciones, forjas y soldaduras.

La radiografía solo puede detectar indicaciones en planos paralelos al haz de

radiación. En general discontinuidades que presentan 2% o más de variación con

Page 52: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

53

relación al espesor total, podrán ser detectados.

Equipos de Radiación Gamma

Las fuentes usadas requieren cuidados especiales de seguridad pues una vez

activadas emiten radiación constante.

El equipo de rayos gamma consta de:

- Un blindaje. Generalmente son construidos de Plomo o Uranio empobrecido y

están dentro de un recipiente de acero, que tiene la finalidad de proteger el

blindaje contra choques mecánicos. No se recomienda usar un contenedor

destinado para una fuente con fuentes de diferentes elementos u otras

actividades.

- Una fuente radiactiva esta encapsulada y sellada en un envoltorio metálico,

este evita que el material radiactivo entre en contacto con cualquier superficie u

objeto, disminuyendo los riesgos de un eventual contaminación radiactiva.

- Un dispositivo para exponer la fuente, estos dispositivos pueden ser mecánico,

manual, eléctrico o neumático. Su finalidad es trabajar siempre a una distancia

segura de la fuente.

Page 53: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

54

Características Físicas de la Fuente de Radiación Gamma

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL IRRADIADOR

Tipos de fuentes de radiación gamma utilizados en gammagrafía industrial.

A continuación se dan algunas fuentes radiactivas selladas que son utilizadas en la

industria moderna.

COBALTO 60 (Co-60): Obtenido de bombardear con neutrones el isótopo estable Co-

59.

Vida media 5.3 años

Energía de radiación 1.17 – 1.33 MeV

Espesores efectivos 60 – 200 mm de acero

Espesores posibles 30 – 300 mm de acero

Métodos y cuidados en la operación de los irradiadores

Se debe seguir rigurosamente una rutina o procedimiento, con la finalidad de hacer

más segura su operación.

Page 54: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

55

Es obligatorio contar con un detector adecuado y calibrado

Determinación Tiempo De Exposición

2FAdt

S

t = tiempo (min)

F = Factor de película

A = Factor de absorción

d = distancia fuente película DFP (cm)

S = Actividad (mCi)

El factor de película se determina mediante la siguiente tabla estándar.

FACTOR DE PELÍCULA

TIPO DE PELÍCULA DENSIDAD DE PELÍCULA

1.5 2.0 3.0

KODAK NK 0.82 1.30 3.20

KODAK AA 2.50 4.50 14.00

KODAK M 15.00 20.10 33.00

AGFA D-10 1.15 1.82 4.50

AGFA D-7 4.17 5.87 17.20

AGFA D-4 14.20 19.30 32.00

Procedimiento

Para realizar la práctica de gammagrafía se procede de la siguiente forma:

i. Recorte la película de tal forma que exceda de 2 a 4 cm el alto de la

pieza a irradiar.

Page 55: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

56

j. Coloque sobre la película los respectivos identificadores con letras y

números de plomo lo mínimo que debe ir es; Fecha, Entidad que realiza

la radiografía, Tipo de Defecto. Espesor, Indicador de calidad de imagen.

k. Mediante el ábaco para el tipo de fuente utilizada (en nuestro caso Co-

60) Figura 1, determine el factor de absorción de acuerdo al espesor de

la pieza.

l. Luego determine el tiempo de exposición por medio de la igualdad

presentada anteriormente. Para determinar la actividad de la fuente a la

fecha de hoy simplemente use la ecuación de actividad ya que se

conoce la actividad inicial de la fuente.

Curvas de Exposición para Gammagrafía

m.

n. Pegue la película detrás del patrón de referencia, debe tener cuidado

que la película cubra la región en donde se encuentra la soldadura.

Page 56: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

57

Luego ponga el patrón a una distancia de 25.4 cm centrando la

soldadura de la pieza con la sección cónica del colimador.

o. Una vez ubicada la pieza, por medio del telemando exponga la fuente de

Co-60 durante el tiempo determinado.

p. Al finalizar la exposición lleve la película al cuarto oscuro de revelado,

teniendo cuidado en no velar la película antes de pasarla por los baños.

q. Al finalizar el baño de la película colgar y secar.

r. Por último lleve la película al negatoscopio y observe.

Resultados y Conclusiones.

Espesor pieza patrón

Defectología Patrón:

Actividad Fuente (mCi):

Distancia Fuente Película (cm):

Factor de absorción

Tiempo de Exposición:

Observaciones:

Nota: Por protección y seguridad se debe tener un detector bien calibrado a la mano,

además mientras esté expuesta la fuente ninguna persona debe estar cerca del

laboratorio.

Referencias Manual de radiografía industrial para rayos X y radiación Gamma.

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XII. Practica No. 12. DENSIMETRO NUCLEAR

Objetivo:

Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo

mediante métodos nucleares, sin tener que recurrir a métodos de intervención

física.

Descripción:

Como se ha mencionado anteriormente, el presente método nos permite

determinar rápidamente y con precisión la Densidad Seca y la Humedad de los

suelos en el campo, sin tener que recurrir a métodos de intervención física,

tales como la extracción de testigos.

El equipo utilizado para este ensayo, determina la Densidad mediante la

trasmisión, directa o retro-dispersada, de los rayos gamma, cuantificando el

número de fotones emitidos por una fuente de Cesio-137. Los detectores

ubicados en la base del medidor detectan los rayos gamma y un

microprocesador convierte los conteos en una medida de Densidad.

Por el contrario, para determinar la Humedad de los suelos y materiales

semejantes, se utiliza el principio de termalizacion de neutrones. El Hidrógeno

(agua) en el material frena los neutrones emitidos por una fuente construida de

Americio 241: Berilio. La detección de los neutrones frenados se hace mediante

detectores de Helio-3 situados en la base de la sonda.

La utilización de instrumentos nucleares para la determinación de densidades y

humedades ha sido aprobada por la ASTM (American Society of Testing and

Materials).

Funcionamiento del densímetro

El densímetro tiene dos modos de operación el modo de transmisión directa ( la

varilla con la fuente perforando el material) y el modo de retrodispersión (la

varilla se encuentra cerca a la fuente pero no perforando el material).

En el modo de transmisión directa la varilla con la fuente de Cesio-137 se

introduce en el terreno hasta la profundidad deseada, los detectores en la base

cuantifican la radiación emitida por la varilla con la fuente. Para llegar a los

detectores, los fotones gamma deben primero pasar a través del material,

donde chocan con los electrones ahí presentes. Una alta densidad del material

ahí supone un alto número de choques correspondientes, lo que reduce el

número de fotones que llegan a los detectores es decir, mientras menor sea el

numero de fotones que alcancen el detector mayor es la densidad del material.

Page 58: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

59

Transmisión directa.

En el modo de retrodispersión los fotones gamma deben ser dispersados (o

reflejados), por lo menos una vez antes de alcanzar a los detectores en la

sonda. Para efectuar este proceso se coloca la varilla de manera que la fuente

y los detectores se encuentren en el mismo plano, denominado posición de

Retrodispersión. Los fotones provenientes de la fuente penetran en el material,

y los que se dispersan son los medidos por los detectores. A fin de evitar que

los fotones accedan a los detectores directamente sin ser dispersados por el

material, la sonda dispone d blindajes entre la fuente y los detectores.

Retrodispersión.

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60

Técnica del ensayo

Puesto que las condiciones de la superficie del suelo pueden afectar mucho a

la precisión de la medición es importante localizar un lugar plano, sin agujeros

grandes, grietas o restos de cualquier índole.

Allanar la superficie del suelo moviendo hacia delante y hacia atrás la placa

para respaldo, retirar dicha placa y rellenar los agujeros y desigualdades con

arena fina, polvo de cemento o de cal aplanándolos para que sean bien

nivelados.

Colocar la placa para respaldo de nuevo en el mismo lugar, y presionar hasta

lograr que la superficie este plana.

En el caso de las mediciones de transmisión directa colocar la varilla de tal

manera que pase por la herramienta de perforación y luego por la guía de la

placa.

Protegerse con el equipo de seguridad necesario. Sujetar la placa con el pie y

golpear con un martillo el extremo de la varilla de perforación hasta que esta

alcance una profundidad por lo menos 50 mm (2 in) la profundidad necesaria

para la medición.

Para que se coloque el instrumento con la precisión máxima marque en el

suelo el contorno de la placa de respaldo guía antes de retirar la varilla de

perforación.

Retirar la varilla de perforación en línea recta y hacia arriba girando hacia los

lados la herramienta de extracción.

Con cuidado levantar la placa para respaldo insertar la varilla con la fuente en

el orificio creado por la varilla de perforación

Liberar el disparador de la varilla y bloquear la varilla con la fuente en la

posición correcta. La indicación que se ha logrado esta posición es un “click”

producido por el elemento de fijación.

Medición de los Parámetros de Densidad Proctor

Colocar la sonda sobre el emplazamiento. Liberar el mango y empujarlo hacia

abajo hasta alcanzar la posición correcta verificar que la clavija se enganche

con la señal en la varilla indicadora.

Presionar Comenzar

Una vez expirado el conteo la pantalla lo mostrará:

Densidad Húmeda

Page 60: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

61

Densidad Seca y Porcentaje de Proctor

Humedad y Porcentaje de humedad

Cálculos

Como se ha visto los datos de Densidad Seca y Porcentaje de Humedad se

obtiene directamente del aparato de medición.

Adicionalmente debe realizarse un ensayo de compactación Proctor con una

muestra de suelo ensayado, en el laboratorio, para poder determinar el grado

de compactación del suelo.

Formato de Resultados

Nombre

Fecha

MUESTRA #

ENSAYO #

TIPO DE MATERIAL

PROFUNDIDAD DEL ENSAYO (cm)

CONTEO DE DENSIDAD

DENSIDAD HUMEDA (Kg/m3)

HUMEDAD

DENSIDAD SECA (Kg/m3)

% HUMEDAD

EQUIPO UTILIZADO:

CALIBRACION DIARIA

DENSIDAD HUMEDAD

OBSERVACIONES:

Referencias Manual de operación CPN MC-DR PORTAPROBE DENSITY/MOISTURE

GAUGE

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XIII. Practica No. 13. ESPECTRÓMETRO MÖSSBAUER

Objetivo

Aprender y observar el principio físico del Efecto Mössbauer.

Materiales

Espectrómetro Mössbauer.

Muestra de Hierro Puro en polvo.

Porta-muestras

Espátula

Bata

Guantes

Marco Conceptual

En el año de 1957 el físico alemán Rudolf Mössbauer encontró el efecto que

lleva su nombre, debido a este descubrimiento se le otorgo el premio Nobel en

1961. El efecto se fundamenta en la emisión y absorción resonante de fotones

gamma de 14.4 KeV sin pérdida de energía por retroceso.

Los fotones gamma de 14.4 KeV se producen por medio de una fuente de Cobalto-57 embebida en una matriz de Rodio, que por captura electrónica decae a Hierro 57 en estado excitado. Por esta razón, la muestra absorbente debe tener una proporción de hierro, para que se produzca el efecto. Es una técnica versátil, puede ser usada para proveer información en muchas áreas de la ciencia tales como física, química, biología, metalurgia, etc., basándose en el hecho de que cada compuesto analizado tiene su huella digital dada por los parámetros hiperfínos, Corrimiento Isomérico, Desdoblamiento Cuadrupolar y Desdoblamiento Magnético, los cuales aportan información muy precisa acerca de propiedades químicas, estructurales y magnéticas de un material.

Page 62: Guias Prácticas Del Laboratorio de Radiaciones Nucleares (1)

63

Procedimiento.

En el portamuestra con ayuda de la espatula vierta 50 mg de polvo de hierro

puro de tal forma que quede homogéneo.

Enseguida coloque el portamuestra entre la fuente emisora y el detector.

Una vez colocada la muestra verifique si el equipo está trabajando a 1800 V y

el transductor de velocidad tiene el valor de 10 mm/s.

Luego de verificar que el equipo esté en funcionamiento adecuado, diríjase a la

computadora abra el software y oprima el botón play para que el sistema

empieza a guardar cuentas en los diferentes canales, no olvide guardar el

archivo con un nombre adecuado y guardar constantemente.

Después de obtener el espectro diríjase a la computadora que tiene el software

de ajustes y trate de ajustar el espectro lo mejor que pueda.

Resultados y Conclusiones

Distancia Absorbente detector

Voltaje

Velocidad Transductor

Intensidad de los picos

Extremos

Medios

Internos

Parámetros de ajuste

Corrimiento Isomérico

Desdoblamiento Cuadrupolar

Campo Magnetico hiperfino

Observaciones.

Bibliografía

Bhide V. G. (1973) Mossbauer Effect and its Applications, McGrawHill

Publishing Co. Ltd.

Vertes A., L. Korecz and K. Burger (1979) Mossbauer Spectroscopy,

Elsevier Scientific Publishing Company. Wertheim G. K. (1964).