2010 Stages invernali I.T.I.S. H. HERTZ V Fase Binelli Marco

Presentazione sul tema: "2010 Stages invernali I.T.I.S. H. HERTZ V Fase Binelli Marco"— Transcript della presentazione:

1 2010 Stages invernali I.T.I.S. H. HERTZ V Fase Binelli Marco
Guardini Gaia Mattei Marco

2 Misura del coefficiente di attenuazione di massa
2010 Stages invernali Misura del coefficiente di attenuazione di massa

3 SCOPO Misura sperimentale del coefficiente di attenuazione di massa m/r di un campione puro di rodio (Rh) e di una lega alluminio - manganese (Al-Mn), usando i raggi X (RX) Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

4 SORGENTI RX Isotopi radioattivi Produzione RX caratteristici Tubo RX
Produzione radiazioni di frenamento SORGENTI RX Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

5 Produzione RX caratteristici:
I RX vengono prodotti dall’ interazione fra un fascio di particelle e gli elettroni più interni dell’atomo costituente il materiale bersaglio. Il fascio di energia superiore a quella di estrazione degli elettroni K o L, causa l’espulsione di quest’ultimi dall’atomo e la formazione di una lacuna elettrica con la conseguente eccitazione dell’atomo. (effetto fotoelettrico) Conseguenza diseccitazione dell’atomo: Gli elettroni dei livelli energetici superiori colmano la lacuna elettrica attraverso una transizione in cui l’elettrone perde energia emettendo RX. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

6 Produzione Radiazioni di Frenamento
( Bremsstrahlung ) Produzione Radiazioni di Frenamento Il fascio di elettroni (tubo RX) viene decelerato a causa del campo elettrico generato dagli atomi bersaglio … Conseguenza La variazione della velocità di una particella carica provoca l’emissione di radiazioni che in questo caso hanno l’energia dei RX. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

7 Esempio di spettro di emissione di un tubo RX:
Spettro bianco tubo RX di Mo Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

8 Interazione raggi x (a bassa energia) - materia (processi di assorbimento e diffusione):
L’ interazione fra la radiazione e la materia provoca i seguenti fenomeni: Assorbimento: Effetto fotoelettrico Diffusione : Anelastica ( Compton ) Elastica (Rayleigh Thomson) Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

9 Effetto fotoelettrico:
Quando un fascio di energia E = hν maggiore a quella di estrazione degli elettroni interni ad un atomo lo investe, si ha l’espulsione degli elettroni con la formazione di una lacuna elettrica. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

10 Effetto Compton : (Diffusione anelastica)
Si verifica in seguito all’urto anelastico tra un fotone di energia E0= hν e un elettrone libero. Nell’urto non si conserva l’energia del fotone incidente , quindi : Eo= E1 + K Dove: E1 è l’energia del fotone diffuso K Energia cinetica trasferita all’elettrone nell’urto. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

11 Diffusione elastica : (Rayleigh e Thomson)
Nella diffusione elastica si ha la variazione della direzione di propagazione del fotone incidente ma non della sua energia. diffusione Rayleigh: Interazione del fotone incidente con l’insieme degli elettroni costituenti l’atomo. diffusione Thomson: Interazione del fotone incidente con un elettrone libero . Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

12 COEFFICIENTE DI ATTENUAZIONE DI UN MATERIALE:
Quando un fascio di RX monoenergetico di intensità I0 investe un campione di spessore x e densità r, il campione irradiato attenua il fascio secondo la legge: Dove: (r,Z,E0) = coefficiente di attenuazione lineare I(x) = intensità del fascio attenuato Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

13 Buona geometria : collimatore collimatore sorgente rivelatore campione
x sorgente rivelatore campione x è la sezione del campione attraversato dal fascio ┴ al bersaglio Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

14 Coefficiente di attenuazione di massa:
È indipendente dalla densità del materiale (xr: massa per unità di area) Se il campione è composto da i elementi presenti nella frazione in peso w, allora: Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

15 Misura del coefficiente di attenuazione di massa
2010 Stages invernali Misura del coefficiente di attenuazione di massa Descrizione esperimento

16 Componenti dell’apparato:
Sorgente Campione Amplificatore Multicanale Rivelatore RX Computer con software Amptek Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

17 Sorgente: La sorgente comprende elementi (Cu, Ag, Ba, Mo, Rb, Tb ,) attivati dai raggi gamma (Rg) emessi dal radioisotopo Americio (241 Am). Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

18 Sorgente: Am-241 decade α trasmutandosi in Neptunio (Np-237 )
Il nucleo di Neptunio metastabile si diseccita emettendo raggi gamma. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

19 Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

20 Schema dell’ apparato:
XR-100CR (rivelatore) Alimentatore ed Amplificatore del segnale segnale MCA (analizzatore multicanale) PU gate Dati digitali Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

21 Campioni: I campioni analizzati sono: Campione puro di Rodio;
Campione lega di Alluminio e Manganese. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

22 Procedimento per la misura:
Scegliere la sorgente; Misurare l’intensità del fascio I0 emesso dalla sorgente (senza campione); Scegliere il campione; Misura dell’intensità del fascio I trasmesso dal campione; Calcolo di m/r; Calcolo degli errori; Confronto tra i dati sperimentali e quelli tabulati. campione I0 I Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

23 Errori: L’incertezza sui conteggi è proporzionale a
=> il tempo di misura è legato all’incertezza che si vuole ottenere nella misura. Calcolo dell’errore : Statistico Non statistico Totale ( somma tra E statistico ed E non statistico) Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

24 Esempio di spettro: Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

25 Tabella Rodio: Campione: Rh Spessore: 50 micron Densità: 12.41 g/cm3
Sorgente Energia KeV Io conteggi sIo/Io % I sI/I m/r Misurato cm2g-1 s(m/r) Teorico Cu 8.04 19271 0.74 / Rb 13.37 68128 0.39 4028 1.64 46 1 46.1 Mo 17.44 99404 0.32 25951 0.63 21.6 0.5 22 Ag 22.1 96429 0.33 46764 0.47 11.7 0.3 11.4 Ba 32.06 36786 0.53 7097 1.24 26.5 0.7 27 Tb 44.3 6479 1.79 3113 2.63 11.8 Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

26 LEGENDA Risultati Rodio: Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

27 Tabella Lega Al-Mn: Il valore di m/r Teorico cm2g-1 deriva dalla somma in percentuale della lega Al – Mn, formata dal 95% di Al e dal 5% di Mn Campione: Al-Mn Spessore: micron Densità: 2.699 g/cm3 (Al) 7.44 g/cm3 (Mn) Densita totale : 2.94 g/cm3 Sorgente Io conteggi sIo/Io % I sI/I m/r Misurato cm2g-1 Etot(m/r) Teorico Rb 50274 0.39 33181 0,51 14.2 0.4 13.67 Mo 99673 0.32 82374 0,35 6.5 0.2 6.26 Ag 96429 0.33 87477 0,34 3.3 3.12 Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

28 LEGENDA Risultati Rodio: Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

29 Conclusioni: Dai grafici si evince che il confronto tra le misure sperimentali e teoriche sono in accordo entro gli errori sperimentali. Nel caso della sorgente Cu il campione di rodio risulta troppo spesso per cui il fascio viene completamente assorbito. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco

30 Ringraziamenti: Marco B, Marco M e Gaia ringraziano:
L’INFN per aver organizzato gli stages ; Il nostro tutore Astrik Gorghinian per il grande aiuto che ci ha dato; Prof.ssa Luigina Rocchi per averci dato l’opportunità di partecipare agli stages. Binelli Marco - Guardini Gaia - Mattei Marco