Apparato sperimentale:

Presentazione sul tema: "Apparato sperimentale:"— Transcript della presentazione:

1 Spettrometria alfa e studio della perdita di energia con rivelatori al silicio

2 Apparato sperimentale:
Sorgenti alfa Serie di assorbitori di vari spessori Rivelatore al silicio Cameretta da vuoto e sistema di pompaggio Elettronica e sistema di acquisizione dati

3 I nuclei radioattivi alfa (tipicamente nuclei pesanti) possono decadere particelle alfa con energie dell’ordine di alcuni MeV, con spettri a righe, corrispondenti ai livelli coinvolti dei nuclei residui. Un esempio di schema di decadimento dell’234U e il corrispondente spettro in energia

4 Per rivelare particelle alfa con buona risoluzione energetica si possono adoperare rivelatori al silicio. Lo spessore del rivelatore va scelto in relazione all’energia delle particelle da rivelare. Ad esempio, alfa da 5 MeV hanno un range in Silicio di circa 25 micron.

5 Attività sperimentali
Misura dello spettro alfa e calibrazione in energia Adoperando una sorgente “mixed” (presenza di diversi isotopi noti) misurare lo spettro in energia delle particella alfa emesse ed effettuare una calibrazione in energia dello spettro Aspetti da considerare: - Tempo di misura - Identificazione picchi principali e picchi satelliti Isotopo Energia (MeV) Intensità (%) Np-237 4.640 6,2 4.766 8 4.772 25 4.788 47 Am-241 5.388 1,4 5.443 12,8 5.486 85,2 Cm-244 5.763 23,3 5.805 76,7

6 Un esempio di spettro alfa misurato con la sorgente “mixed” e un rivelatore al silicio

7 Un altro esempio di spettro alfa misurato con la sorgente “mixed”: presenza del fondo all’inizio dello spettro

8 Esempio di retta di calibrazione

9 Calibrazione effettuata mediante impulsatore
L’utilizzo di un impulsatore consente di verificare la linearità della risposta dell’elettronica

10 2. Valutazione della risoluzione
Valutare dallo spettro in energia la larghezza a metà altezza di ciascun picco e stimare la risoluzione in energia (in percentuale e in valore assoluto). Metodi possibili: - Valutazione grafica della larghezza - Fit gaussiano del picco

11 Analisi della forma di un picco

12 3. Valutazione dell’energia di una sorgente incognita
In base alla taratura effettuata con una sorgente “mixed”, valutare l’energia delle alfa emesse da una sorgente incognita.

13 A = Rate misurato x (4 π d2 ) / (π R2 )
4. Valutazione dell’attività della sorgente Valutare l’attività della sorgente, in base alla distanza d tra sorgente e rivelatore e le dimensioni del rivelatore (raggio R). Nell’ipotesi di sorgente puntiforme: A = Rate misurato x (4 π d2 ) / (π R2 ) Se sorgente e rivelatore non sono puntiformi, l’angolo solido può essere valutato con metodi di simulazione Sorgente Rivelatore

14 5. Studio della perdita di energia e degli effetti di straggling
Adoperando diversi assorbitori (ad esempio alcuni micron di Mylar), misurare lo spostamento dei picchi in energia e confrontarlo con la perdita di energia valutabile dalla formula di Bethe-Bloch. Aspetti da considerare: Perdita di energia in un composto Effetti di straggling (allargamento dei picchi)

15 Un’analisi dei picchi da sorgente alfa “mixed” con diversi spessori di assorbitori

16 Un altro esempio di analisi dei dati di perdita di energia

17 E ancora un altro…