La firma radioattiva nei minerali

[Enotria]

Ogni roccia è, in genere, un insieme più o meno complesso di vari minerali, ciascuno con le sue caratteristiche.
Ed è proprio esaminando queste diverse caratteristiche che è possibile identificare la/le sostanze che compongono la nostra roccia.

Un aspetto che in questi ultimi anni è diventato possibile utilizzare anche a livello amatoriale è la spettroscopia gamma, una tecnica che rileva ed individua gli isotopi che sono contenuti nel minerale.

Ciascun elemento è sempre presente anche con una piccola frazione dei suoi isotopi e questi, molto spesso, sono instabili e radioattivi, per cui sono perfettamente individuabili con uno strumento che si chiama Analizzatore Multi Canale (MCA).
E’ questo una specie di contatore Geiger, solo che oltre al livello di radioattività, è in grado di rilevare anche l’energia che ogni isotopo è in grado di liberare, permettendo così di individuarlo.

Il MCA non è mai stato utilizzato dagli appassionati per il suo costo molto elevato, ma da pochi anni si sono sviluppate delle tecniche di analisi molto economiche, tanto da poter essere utilizzati in vari campi.

Io lo utilizzo da tempo per il riconoscimento dei minerali radioattivi e dei componenti dei vetri ottici, ciò non toglie che può dare buoni risultati anche con i normali minerali stabili, dato che tutti ne contengono in varie quantità, tanto da costituire una specie di foto spettrografica, una impronta unica che ne può permettere l’individuazione.


Per avere una idea della sua funzionalità, prendiamo a campione 4 diversi minerali:

Campioni.JPG

Da sinistra abbiamo della calcite pura e trasparente, poi della calcite con frammisti dei granuli di Willemite, poi due minerali radioattivi, la torbernite e la uraninite.

Sottoponiamo tutti i campioni ad analisi spettrografica e vediamo quali differenze e quali similitudini troviamo.

Esaminiamo prima le due calciti: notiamo che lo spettrogramma è molto simile in quanto la willemite è presente solo in minima quantità, ma a ben vedere si nota ugualmente che alcuni picchi scompaiono, altri compaiono o hanno altezze diverse.

Calcite.JPG

Calcite_Willemite.jpg

Vediamo ora i due minerali a base di Uranio:
hanno entrambi lo stesso componente di base, per cui l’aspetto dello spettro è molto simile, ma ancora, a ben guardare, si possono notare delle differenze:
se esaminiamo i picchi degli isotopi, specie quelli ad alto valore energetico, si nota uno spostamento del grafico della torbernite verso valori energetici leggermente più alti.
Guardando i due grafici sovrapposti, la differenza diventa molto più evidente:
FOTO

Io so ben poco o nulla di mineralogia e non ho diversi campioni per eseguire dei test sui vari minerali, però mi è sembrata un aspetto curioso e che forse può aiutare in certi casi di difficile identificazione.

Se qualcuno fosse interessato a questa tecnica, può trovare informazioni più complete sul mio sito:
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[Enotria]

[marconmeteo]

Argomento molto interessante, i miei complimenti Enotria. Possiedo un MCA, vedrò di fare qualche esperimento.

[Emiliano]

WOW! Grande Andrea!

[andreacos]

In effetti oggi per fare spettrometria gamma i costi sono diventati abbastanza accessibili e, cosa più interessante, si riesce con questa tecnica a valutare con quali isotopi un dato materiale è stato contaminato oppure di quali questo è composto.

Certo è necessario riconoscere i vari spettri sulla base di quelli noti: vedi, ad esempio, le pubblicazioni Gamma Ray Spectrum Catalog 2nd - R.L. Heat Vol1 e Vol 2 entrambi pubblicati nel 1964 dove in entrambi i volumi vengono descritti i metodi di rilevamento ed indicati, isotopo per isotopo, gli spettri ottenuti (alla data della pubblicazione) oppure, altro testo interessante da consultare, è Gamma Ray Spectrum Catalog 4th
pubblicazione del 1974. Le prime due pubblicazioni parlano di spettri ottenuti con sonde a scintillazione con cristallo di NAI(Tl) mentre la terza si riferisce a spettri ottenuti con un sistema di rilevazione a Germanio/Silicio.

I due volumi di R.L. Heath li uso quali guida quando faccio spettrometria gamma; peraltro sono stati pubblicati nel forum da marconmeteo.

Magari ci sono pubblicazioni più aggiornate, ma in rete queste si trovano...

PS: aggiunta anche la 4th edizione nell'apposita sezione

[ik5pwr]

Scaricate l'ultima versione la 6.9 ha notevoli migliorie

[Enotria]

.


Ho scaricato la versione 6.9, volevo però avvertirti che mi viene segnalata la possibilità di danno:

Senza titolo-1.jpg

Io utilizzo Chrome ed ho ESET come antivirus, probabilmente uno dei due non è un fan di Theremino !

Ciao Alessio e grazie per tutto quello che fate per noi.

[Emiliano]

Grazie Alessio.

[cipndale]

Giusto per avere un riferimento allego due spettri a media risoluzione ottenuti con un Canberra Inspector 1000.
In questo caso si trata di un detector IPROL 1 con cristallo LaBr3(Ce). I minerali sono monazite (Ce) per una firma spettrale del Th e uraninite per il U.
Il uraninite e abbastanza "vecchio" quindi quasi (discutibile) in equilibrio secolare con i suoi figli.

[marconmeteo]

Bè non cè che dire, certa strumentazione si fa notare. Ottimi spettri !!