Fenomenologia, strumenti, misure

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andreacos
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Fenomenologia, strumenti, misure

Messaggio da andreacos » 07/11/2015, 0:42

La radiazione non è altro che la conseguenza di una variazione di energia a cui viene sottoposto l’atomo ed essa può essere naturale o artificiale

TIPOLOGIA DELLE RADIAZIONI
Gli atomi radioattivi emettono tre tipi di radiazioni: alfa, beta e gamma (α, β e γ). Le prime due (α e β) sono di natura corpuscolare, la terza (γ, a cui sono associati i raggi X) è di natura elettromagnetica. La radioattività è una proprietà dei nuclei atomici instabili e consiste nella disintegrazione del nucleo emettendo radiazioni.

Lo strumento che di solito si utilizza per misurare la radioattività è il contatore Geiger.

L'attività di una sorgente radioattiva si esprime come numero di decadimenti per secondo

Un contatore Geiger misura il numero di ionizzazioni avvenute all'interno del volume di un sensore, il tubo geiger.
Il tubo geiger è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione. Lungo l'asse del tubo è teso un filo metallico, isolato dal tubo stesso. Tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale di circa 1 000 V. Quando una radiazione ionizzante attraversa il cilindro, il gas si ionizza producendo un evento di ionizzazione e gli ioni che si generano, con il conseguente rilascio di elettroni, procurano il passaggio della corrente elettrica nel gas, alterando la differenza di potenziale esistente, che viene rilevata dall'elettronica del contatore che conta gli eventi rilevati.

E' necessario però diventare consapevoli che durante una misurazione entrano in gioco due fattori importanti: la frazione di attività rivelata dal sensore (rispetto il totale emesso dalla sorgente che stiamo esaminando) e l'attività totale emessa dalla sorgente in esame.

Nell'analizzare una sorgente il sensore che sto utilizzando sarà in grado di rilevare solo una piccola frazione dell'emissione totale pari al rapporto che esiste tra l'angolo solido, identificato con la lettera greca maiuscola Omega, sotteso alla sorgente del sensore (definito anche come "efficienza geometrica" del sensore, a volte definito anche con il termine "accettanza") e 4 volte Pigreco.

E' possibile trovare maggiori delucidazioni circa l'efficienza geometrica [External Link Removed for Guests]

Data questa regola però è necessario capire che non tutte le particelle emesse ed intercettate nell'angolo Omega vengono rilevate: perchè magari bloccate dall'aria o dalle pareti del tubo di Geiger, oppure perchè le stesse non producono ionizzazione oppure producono eventi di ionizzazione così vicini che il contatore non riesce a discriminarli e quindi li conta come fossero un univo evento. Una misura quindi è proporzionale all'intensità del flusso di radiazione, e la costante di proporzionalità è definita come "efficienza intrinseca" del sensore.

La sensibilità di un sensore è determinata dal prodotto ottenuto dal valore della sua efficienza geometrica e della sua efficienza intrinseca: il primo fattore è proporzionale al rapporto che esiste tra la distanza della sorgente dal sensore sensore ed il raggio della faccia del sensore che guarda la sorgente, mentre il secondo in genere dipende anche dalla "trasparenza" delle pareti del sensore (tubi a pareti spesse non "sentono" le particelle alfa o le beta di bassa energia). Ma non è solo questo il motivo; per approfondire [External Link Removed for Guests]

In questo
2015 efficienza di rivelazione.xlsx
documento ho cercato di accumunare i concetti di efficienza geometrica, intrinseca e totale assieme ad un esempio su foglio excel

Inoltre per un contatore Geiger, che conta solo gli eventi rilevati, non ha senso avere una scala tarata in Gray, Sievert, Roentgen o REM in quanto questi termini hanno altri significati rispetto al puro conteggio di un evento.

Come si può evincere, quindi, la misura di una sorgente radioattiva è quanto di più parziale che si possa immaginare e quindi è un errore ritenere che una misurazione possa dare un valore assoluto: difatti non si potrà avere una ripetibilità delle misure effettuate se non in particolarissimi casi.

Inoltre è da tenere ben presente che anche la distanza di misurazione tra il sensore e la sorgente radioattiva ha la sua importanza; la distanza di misurazione di una sorgente puntiforme ed il risultato ottenuto seguono la regola dell'inverso del quadrato: se la distanza dalla sorgente raddoppia, trascurando l'assorbimento in aria e la diffusione, l'esposizione si riduce ad un quarto, se triplicata diviene un nono e così via.

In pratica, le condizioni di sorgente puntiforme si realizzano allorché si verifichino le condizioni:
• la dimensione maggiore della sorgente < 10 cm
• la distanza alla quale si misura l'esposizione > 60 cm.

La citata legge conserva la sua validità anche per una sorgente estesa a patto che le dimensioni di questa siano sufficientemente piccole rispetto alla distanza tra sorgente e punto di misura dell'esposizione.

Pertanto tutti questi fattori messi insieme posso produrre un bel mal di testa per chi ha l'intenzione di capire quanto sia 'caldo' l'oggetto che si sta misurando.

Pertanto, cosa ci può aiutare ad ottenere un risultato che contenga tutte queste variabili valutandole ?

Beh, la statistica!

Infatti non possiamo ottenere un valore assoluto (di un fenomeno, peraltro, quasi aleatorio), ma potremmo ottenere una stima di misura indicata in un certo modo, che tenga ben presente le difficoltà a cui andiamo incontro.

Posto una guida sui principali concetti di statistica che saranno propedeutici ad ulteriori evoluzioni

E' una guida che ho ricavato da un altro lavoro (non mio) ma che ho riadattato e trasposto

Gli esempio non sono riferiti al nostro ambito, sebbene i concetti principali torneranno utili.

Ma è una interessante lettura, nel leggerla lo capirete.
Perché la Statistica.docx
Più avanti mi piacerebbe scrivere di "intervallo di confidenza", concetto di matematica/statistica inferenziale, il quale permette di rappresentare una serie di misurazioni in un unico valore e di contestualizzarlo all'interno di un range che indica, con la probabilità dell'X% che il valore calcolato sia presente nel range indicato.

E, se uno ha intenzione di calcolare il 'fondo', questo è uno strumento statistico che inquadra in maniera più corretta un valore che di solito si tende a valutare in maniera un po'troppo easy...

Sono benvenuti appunti, correzioni e quant'altro...

AGGIORNAMENTO

Come promesso ho ampliato un po'il discorso iniziale.

Così ho buttato giù un file xls dove è possibile vedere l'analisi statistica di una misurazione della radiazione cosmica di fondo effettuata su 30 minuti per 30 misure.

E'così possibile vedere non soltanto la media dei valori ma toccare con mano come le informazioni si distribuiscono, che valore assumono e la loro interpretazione grafica.

Il file è
Intervallo di confidenza.xlsx
Inoltre per comprendere il foglio xls, è necessario avere digerito i contenuti del primo lavoro proposto e del file di seguito riportato che spiega il significato di "intervallo di confidenza".

il file è
intervallo di confidenza.docx
La domanda però potrebbe sorgere spontanea: perché fare tutto ciò quando posso ottenere il valore medio?
La risposta è che la stima puntuale della media potrebbe non rappresentare correttamente il valore statistico della popolazione individuata, quindi si ricorre ad una tipologia di stima detta intervallare che permette di inserire il valore medio identificato all'interno di un range calcolato affinché con una confidenza, ad esempio del 95%, so per certo che per 95 volte su 100 il mio valore è certamente corretto.

Ciò detto, spero di aver contribuito ad approfondire un tema poco trattato
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quazar18
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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da quazar18 » 07/11/2015, 21:29

Buonissima idea, è importante indicare l'errore nelle proprie misure in modo che sia più semplice replicarle e valutarle



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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da Boss » 08/11/2015, 0:42

Grazie, queste spiegazioni sono molto utili.

Si sono d'accordo per aprire una sezione dedicata, come la chiamiamo?



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andreacos
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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da andreacos » 08/11/2015, 11:24

perfetto! volevo segnalare che probabilmente rimaneggerò l'articolo in quanto sto preparando dei documenti che saranno propedeutici a quanto scritto per far comprendere meglio alcuni concetti...



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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da marconmeteo » 08/11/2015, 11:28

Attendo con ansia, Andrea. E' un'ottima cosa, che mancava proprio.


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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da Enotria » 08/11/2015, 12:54

Mi congratulo con Andrea, ha avuto una ottima iniziativa che merita certamente il suo forum dedicato.

Il suo entusiasmo mi fa ritornare indietro di quaranta anni, quando ero un giovane ricercatore alla Università e mi occupavo proprio di Biometria Statistica nelle ricerche sperimentali, visto che era un argomento che faceva schifo a tutti, e nessuno se ne voleva occupare.

Ottima idea quindi gli articoli divulgativi di Andrea, in modo da creare una coscienza del "errore" e della sua gestione.

A questi articoli poi si possono affiancare anche dei programmini su piattaforma Excel, costruiti in modo da risolvere semplicemente i nostri classici problemi.





Andrea

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Re: Fenomenologia, strumenti, misure: usiamo la statistica 2

Messaggio da andreacos » 08/11/2015, 14:26

Grazie a tutti per l'apprezzamento!
Io non sono laureato, ho il diploma di liceo scientifico ma quel poco che esula le mie conoscenze scolastiche lo devo alla mia curiosità, quasi come quella dei gatti
Comunque mi sono reso conto che è tropo facile dire che questo conta 300CPM, quello ne fa 20CMP e così via.
Così facendo, però, si sottovaluta il fatto che per fare una misurazione sufficientemente accurata è necessario darsi un metodo che sia poi applicato quasi come 'standard' e soprattutto cercare di inquadrare i risultati in un contesto secondo certe regole.



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Re: Fenomenologia, strumenti, misure

Messaggio da eliocor » 29/11/2015, 21:12

Grazie, molto utile!


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Re: Fenomenologia, strumenti, misure

Messaggio da Studio 1 » 03/12/2015, 16:03

Molto.... molto interessante ...grazie Andrea


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