Come calibrare una sonda?

Rispondi
Avatar utente
marconmeteo
Moderatore
Messaggi: 4336
Iscritto il: 08/10/2015, 21:20
Località: Marcon (VE)
Contatta:

Come calibrare una sonda?

Messaggio da marconmeteo » 25/02/2016, 21:53

Questa è una domanda che assilla molti di noi quando si comincia a parlare abbastanza seriamente di misure strumentali.
Anche io, molte volte, mi sono posto questa domanda e visto la sua capacità in materia ho deciso di rivolgerla a chi ne sa sicuramente più di me: Spesat.
Ecco le sue considerazioni in merito:

Faccio una premessa, partiamo dalla sorgente.
Una sorgente certificata è titolata in base all'attività dell'isotopo che la costituisce.
Per certi isotopi tipo i test tube allo I129 (utilizzati per la calibrazione dei NaI-side/front wall) o alle sorgenti Alpha Th230, Am241 e Pu239 dato il lunghissimo tempo di dimezzamento non si pone alcun problema e quindi tali sorgenti saranno, per la loro vita utile, utilizzabili in riferimento all'attività nominale a cui sono state titolate; per altri tipi invece, si pensi al Cs137 o al Ba133 o meglio ancora al Co60, è necessario ogni qual volta si proceda alla determinazione di efficienza di un sistema ricorrere al calcolo della attività residua della sorgente in base alla data di produzione.. e questo è già un primo problema.
Ma la complicazione viene dopo.

La determinazione di efficienza di una sonda è in funzione di innumerevoli fattori: bontà dell' PMT, tensione di precedente utilizzo del PMT, tempo live di pregresso utilizzo del PMT, qualità del cristallo, condizioni termiche/eventuali shock termici in cui è stato stoccato il rilevatore stesso...quindi in teoria per confrontare diverse sonde identiche tra loro (medesimo modello) bisogna partire dal presupposto che siano tutte nella medesima condizione iniziale: ossia siano tutte quante nuove di zecca (ma anche qui la cosa non è del tutto vera purtroppo anche se non evidenti sussistono alcune differenze: si pensi che Bicron vende la medesima sonda in versione standard o premium, in realtà le testa prima ed isola "i pezzi" meglio riusciti).

Ebbene nel calcolo dell'efficienza di un rilevatore non si può prescindere dal fatto che la cosa riferendosi al SOLO rilevatore ha poco senso se non viene rapportata allo strumento ed al cavo utilizzato, quindi è meglio parlare di efficienza di quella data sonda per quel determinato sistema.

Bisogna considerare infatti tutti i parametri e le variabili che sono in gioco: per ogni isotopo la efficienza dipende drasticamente dalla tensione di utilizzo (quindi è assolutamente necessario determinare in primis il plateau), dalla lunghezza e la tipologia del cavo (tipicamente 39' per i cavi straight), dalla distanza della sorgente (normalmente @1cm), dall'efficienza geometrica (che diminuisce con l'inverso del quadrato della distanza dalla sorgente) ed intrinseca del rilevatore (normalmente riportata come "sensitivity" ed influenzata della densità del materiale costituente il cristallo, dalle dimensioni e dall'energia dell'isotopo), dalla calibrazione del meter che si sta utlizzando (ad es.: usare inavvertitamente uno scintillatore su un meter con threshold settata a 35-50mV significa usare il detector al 40% circa in meno delle sue possibilità, viceversa se parliamo di tubi GM con threshold settata inferiore al valore minimo accettabile di 35mV faremo un un disastro coi double pulses) e dalla natura del meter stesso (faccio un esempio, anche se è un caso isolato e va verificato.. utilizzando in parallelo due strumenti al Top della Ludlum un M2350-1 Data Logger e un M2221 abbinato ad un Ludlum Model 243 Shielded Wall Scintillator -che in realtà contiene una Bicron- avremo a parità di eff. geometrica della sorgente un conteggio in termini di CPM differenti, problema dovuto alla resistenza interna nativa dei due meters assolutamente perfetti ma differenti per natura, uno totalmente digitale e uno no).

Quindi se siamo in 5 persone che con il medesimo rilevatore ma con diversa strumentazione tentano di ottenere i medesimi CPM (ciò che il nostro sistema legge) dalla medesima sorgente (ciò che la sorgente certificata emette, la sua attività, espressa in Disintegration Per Minute) avremo differenti risultati.
In estrema sintesi ammettendo di conoscere a priori la attività della sorgente (sorg. certificata) accontentiamoci ti sapere quale è la efficienza del nostro sistema (ripeto parlo di sistema e non di sonda) con la semplice formula:


FORMULA EFFICIENZA: [math]




FORMULA EFFICIENZA: [math]



In pratica basta dividere il NET CPM count per il valore in DPM della sorgente certificata e moltiplicare il risultato per 100 per ottenere l'efficienza del rilevatore sul 4Pgreco (se invece abbiamo il valore della sorgente espresso in µC invece che in DPM basta moltiplicare tale valore per 2.220.000 dato che 1µC =2.220.000 DPM)
Comunque per conoscere la "sensitivity" potremo rifarci ai datasheets forniti dai produttori che a livello nominale ci danno con buona approssimazione i parametri del rilevatore stesso.

Ringrazio Spesat per questa sua disamina e speriamo di aver fatto un pò di chiarezza in un argomento che interessa molti di noi.


[External Link Removed for Guests]

"Due cose sono infinite: l'universo e la stupidità umana, ma riguardo all'universo ho ancora dei dubbi" - Albert Einstein


IU3ARP


Avatar utente
Studio 1
Messaggi: 736
Iscritto il: 09/11/2015, 16:48
Località: Vicenza
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da Studio 1 » 26/02/2016, 17:05

Credo sia il caso di approfondire con altri esempi semplici e più comprensivi ( per i poveri del settore ) .... pertanto invito gli esperti ad approfondire il tema ... che è sempre molto interessante ...


[External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false;
[External Link Removed for Guests]#_=_" onclick="window.open(this.href);return false;

Avatar utente
andreacos
Senior
Messaggi: 370
Iscritto il: 08/10/2015, 22:20
Località: Mestre

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da andreacos » 27/02/2016, 13:02

Grazie a Spesat per le considerazioni espresse e che confermano in parte e mi illuminano dall'altra le idee che mi son fatto fino ad ora per le scintillatrici.

Mi permetto, se possibile, di chiedere lumi sulla questione della linearità di una sonda a scintillazione, ovvero le variabili che entrano in gioco: io ho un bel cristallo NAI(Tl) 63x63 che attende di essere 'accoppiato' ad uno scintillatore ed a un degno partitore... mi rendo conto che non sia facile ma magari alcune info al riguardo mi potrebbero far comodo

@Studio1
Credimi, ciò che è stato scritto da Spesat è stato espresso in maniera lineare e semplice, purtroppo è la materia ad essere specifica e tecnica...purtroppo è necessario documentarsi e leggere, leggere, leggere...
Una buona base di partenza è il Knoll che come avrai già notato viene citato spesso nel forum perché è un buon inizio...
Ma è anche vero che è la materia un po'ostica, ma del resto è anche molto tecnica e richiede studio ed applicazione...



Avatar utente
Studio 1
Messaggi: 736
Iscritto il: 09/11/2015, 16:48
Località: Vicenza
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da Studio 1 » 27/02/2016, 18:18

Certamente , quello che è stato scritto è stato espresso in maniera lineare e semplice ... ma io intendevo quello che non è stato scritto ...!!

Per esempio parlare anche di altri rivelatori e non solo di scintillatrici .

Altro esempio spiegare più chiaramente questa precisazione :
" in µC invece che in DPM basta moltiplicare tale valore per 2.220.000 dato che 1µC =2.220.000 DPM "
1 uC di che tipo di sorgente ... ?
E' indifferente ... ? Non tutti lo sanno ....
Ciao
Mirco


[External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false;
[External Link Removed for Guests]#_=_" onclick="window.open(this.href);return false;

Avatar utente
andreacos
Senior
Messaggi: 370
Iscritto il: 08/10/2015, 22:20
Località: Mestre

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da andreacos » 27/02/2016, 18:21

il Curie (Ci) è una unità di misura [External Link Removed for Guests] , mentre con DPM si rappresentano le disintegrazioni per minuto [External Link Removed for Guests]



Avatar utente
Studio 1
Messaggi: 736
Iscritto il: 09/11/2015, 16:48
Località: Vicenza
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da Studio 1 » 27/02/2016, 18:40

andreacos ha scritto:il Curie (Ci) è una unità di misura [External Link Removed for Guests] , così come il DPM (disintegrazioni per minuto) [External Link Removed for Guests]
Altra cosa interessante potrebbe essere quella di una tabellina che converte ( l'efficienza ) i CPM ottenuti con un dato rilevatore rispetto ad una certa sorgente in mR/h , uS/h , uRem/h ecc ... ecc ...


[External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false;
[External Link Removed for Guests]#_=_" onclick="window.open(this.href);return false;

Avatar utente
marconmeteo
Moderatore
Messaggi: 4336
Iscritto il: 08/10/2015, 21:20
Località: Marcon (VE)
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da marconmeteo » 27/02/2016, 20:27

Studio 1 ha scritto:Certamente , quello che è stato scritto è stato espresso in maniera lineare e semplice ... ma io intendevo quello che non è stato scritto ...!!

Per esempio parlare anche di altri rivelatori e non solo di scintillatrici .

Altro esempio spiegare più chiaramente questa precisazione :
" in µC invece che in DPM basta moltiplicare tale valore per 2.220.000 dato che 1µC =2.220.000 DPM "
1 uC di che tipo di sorgente ... ?
E' indifferente ... ? Non tutti lo sanno ....
Ciao
Mirco
Come già precisato da Andrea, 1 uC è 1 uC, indipendentemente da cosa lo produce. Esempio 9 volt, sono sempre 9 volt, che siano generati da una pila o da un alimentatore. Non so se ricordi la famosa domanda che si faceva da bambini: pesa più un chilo di piume o un chilo di piombo?


[External Link Removed for Guests]

"Due cose sono infinite: l'universo e la stupidità umana, ma riguardo all'universo ho ancora dei dubbi" - Albert Einstein


IU3ARP

Avatar utente
Studio 1
Messaggi: 736
Iscritto il: 09/11/2015, 16:48
Località: Vicenza
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da Studio 1 » 28/02/2016, 8:55

A me veramente chiedevano ... " un kg. di paglia o un kg. di ferro " ....


[External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false;
[External Link Removed for Guests]#_=_" onclick="window.open(this.href);return false;

Avatar utente
amarturini
Senior
Messaggi: 243
Iscritto il: 23/03/2016, 18:46
Località: Milano
Contatta:

Re: Come calibrare una sonda?

Messaggio da amarturini » 24/03/2016, 12:24

Vorrei aggiungere un particolare: la geometria della sorgente.

Se la sorgente può essere considerata puntiforme (anche in telazione alle dimensioni della sonda) allora il suo effetto decresce con il quadrato della distanza.
Se la sorgente è "grande" allora quanto detto prima non è più vero. Se la sorgente fosse un piano di dimensioni infinite allora il suo effetto calerebbe linearmente con la distanza.
Ovviamente nelle situazioni intermedie valgono approssimazioni intermedie.
Questo per dire che è diverso misurare un orologio degli anni '50 e una contaminazione su un prato.

Poi c'è anche la forma della sorgente. Se misuro un vasetto di vetro all'Uranio si ottengono misure differenti se la sonda è accostata all'esterno o infilata nel vasetto. Nel primo caso viene raccolta solo la metà di quanto emesso.

Ciao,
Alberto


Se io ho una moneta, tu hai una moneta e ce le scambiamo, ciascuno ha una moneta. Se io ho un'idea, tu hai un'idea e ce le scambiamo, ciascuno ha due idee.

Rispondi

Torna a “Tecniche di misura”