Cosè uno spettrometro gamma ?

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Cosè uno spettrometro gamma ?

Messaggio da marconmeteo » 04/01/2017, 23:13

Breve spiegazione di cosè uno spettrometro gamma (strumento che permette di distinguere i vari isotopi gamma emittenti).

Lo spettrometro gamma è uno strumento in grado di determinare la distribuzione dell'energia dei fotoni gamma.
I dati ottenuti sono, in pratica, il numero degli impulsi in funzione dell’energia della radiazione (ovvero lo spettro).

Lo spettrometro può venire considerato come composto da tre parti principali:
1. sistema di rivelazione, comprendente rivelatore ed eventuale schermatura;
2. sistema di analisi degli impulsi composto da preamplificatore, amplificatore, convertitore analogico-digitale;
3. sistema di memorizzazione, visualizzazione e analisi dei dati.

Un fotone incidente, interagisce con il rivelatore, cedendo ad esso, totalmente o parzialmente a seconda del
tipo di interazione, la propria energia. La funzione del rivelatore è quella di trasformare tale energia in una
quantità di carica elettrica, ad essa proporzionale, che viene raccolta per dare origine ad un segnale elettrico.
Un rivelatore deve quindi essere costituito da un materiale opportuno ed avere le dimensioni adatte, in modo
che esista una buona probabilità di interazione del fotone e che siano minimizzate le fughe di elettroni
secondari (che invece devono andare a costituire il segnale). I rivelatori a stato solido (a scintillazione o a
semiconduttore) sono i più indicati per la misura dei raggi gamma, per la loro elevata efficienza.
La schermatura ha invece lo scopo di ridurre al minimo possibile i conteggi di fondo. Tutti i rivelatori di
radiazione producono tali conteggi di fondo, dovuti alla radioattività naturale dei materiali costituenti il
rivelatore stesso e alla strumentazione ad esso associato, alla radioattività della superficie terrestre e dei muri del
laboratorio, alla radioattività dell’aria che circonda il rivelatore e alla radiazione cosmica secondaria.
L’entità dei conteggi di fondo determina la minima attività rilevabile, cioè la minima attività contenuta in un campione
che dà luogo ad un numero di conteggi al secondo distinguibile dal fondo.
Gli impulsi elettrici in uscita dal rivelatore, inizialmente deboli, devono essere opportunamente amplificati e
formati da preamplificatore e amplificatore in modo da renderli adatti alla successiva analisi, conservando
però la proporzionalità tra la loro ampiezza e l’energia ceduta dal fotone al rivelatore. Gli impulsi amplificati
vengono quindi inviati ad un Analizzatore Multicanale (MCA), che li "classifica" in predeterminati intervalli di
energia in funzione della loro ampiezza. Il circuito fondamentale dell’MCA è il Convertitore Analogico –
Digitale (ADC), che converte un segnale analogico (l’ampiezza dell’impulso) in un numero ad essa
proporzionale. Associata all’ADC vi è una memoria costituita da tante locazioni (canali), ciascuna delle quali
corrisponde ad intervallo di ampiezza compreso tra un valore e lo stesso aumentato di una piccola quantità.
Dopo che il segnale in uscita dal rivelatore è stato analizzato, il contenuto della locazione di
memoria corrispondente alla sua ampiezza viene incrementato di una unità.
Lo spettro delle ampiezze degli impulsi così ottenuto può venire registrato per poter essere richiamato,
visualizzato sullo schermo di un computer e analizzato tramite un software opportuno.


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