sonda de nÊutrons universidade de sÃo paulo escola superior de agricultura “luiz de queiroz”...
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SONDA DE NÊUTRONSSONDA DE NÊUTRONS
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOUNIVERSIDADE DE SÃO PAULOEscola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
Adriano Dicesar Martins de Araujo GonçalvesAdriano Dicesar Martins de Araujo Gonçalves
Piracicaba- 2009
Professor: Sergio Oliveira Moraes
DESCOBERTA DO NÊUTRONDESCOBERTA DO NÊUTRONDESCOBERTA DO NÊUTRONDESCOBERTA DO NÊUTRON
Dessa colisão apareceu um tipo de radiação que muitos Dessa colisão apareceu um tipo de radiação que muitos acreditaram ser radiação de raios gama, mas depois acreditaram ser radiação de raios gama, mas depois
descobriu-se que não eram raios gama e sim descobriu-se que não eram raios gama e sim nêutronsnêutrons..
Para comprovar que se tratava de nêutrons, Chadwick Para comprovar que se tratava de nêutrons, Chadwick mediu a massa dessas partículas, pois segundo mediu a massa dessas partículas, pois segundo
Rutherford, elas tinham Rutherford, elas tinham massa igual a do prótonmassa igual a do próton..
A descoberta do A descoberta do nêutronnêutron aconteceu aconteceu no ano de no ano de 19321932 com o físico inglês com o físico inglês
James ChadwickJames Chadwick, fazendo que , fazendo que feixes de partículas feixes de partículas alfaalfa se se
colidissem com uma amostra de colidissem com uma amostra de berílioberílio. .
Anos 50: J. W. Holmes: desenvolveu o instrumento portátil
Medidas da umidade do solo
Modos destrutivos: a estrutura do solo é alterada
Modos não destrutivos: não há alteração da estrutura do solo
Finalidade de UsoFinalidade de Uso
Medir a umidade do solo
PARTES DA SONDAPARTES DA SONDAPARTES DA SONDAPARTES DA SONDAO instrumento é formado por dois conjuntos principais:O instrumento é formado por dois conjuntos principais:
Sonda e blindagem; Sonda e blindagem;
Sistema eletrônico de contagemSistema eletrônico de contagem: :
A sonda é um cilindro de 3-4cm de diâmetro e 20-40cm de comprimento que contém os seguintes componentes:
Fonte de nêutrons rápidos
Detector de nêutrons lentos
Pré amplificador
SISTEMA ELETRÔNICO DE SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTAGEMCONTAGEM
SISTEMA ELETRÔNICO DE SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTAGEMCONTAGEM
O sistema de contagem varia com o fabricante.O sistema de contagem varia com o fabricante.
Consiste basicamente de:Consiste basicamente de: amplificadoramplificador
fonte de alta voltagemfonte de alta voltagem contadorcontadorrelógiorelógio
bateria recarregávelbateria recarregável microprocessadormicroprocessador
Normalmente, o tempo de contagem pode ser Normalmente, o tempo de contagem pode ser
selecionado pelo operador. selecionado pelo operador.
O sistema de contagem varia com o fabricante.O sistema de contagem varia com o fabricante.
Consiste basicamente de:Consiste basicamente de: amplificadoramplificador
fonte de alta voltagemfonte de alta voltagem contadorcontadorrelógiorelógio
bateria recarregávelbateria recarregável microprocessadormicroprocessador
Normalmente, o tempo de contagem pode ser Normalmente, o tempo de contagem pode ser
selecionado pelo operador. selecionado pelo operador.
As contagens medidas em diferentes tempos são
transformadas em cpm ou cps. Quando é possível incluir a equação de calibração, os resultados são apresentados
em umidade (%, g/g, cm3 . cm-
3) ou altura de água armazenada numa camada de solo (mm/10cm, polegada/pé).
SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTAGEM
SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTAGEM
tubo de acceso
detector de neutrones lentosy preamplificador
fuente de neutrones rápidos
blindaje
sistema electrónico de contaje
nivel del suelo
PRINCIPIO DE PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO
PRINCIPIO DE PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO
Nêutrons rápidos (10 keV a 20 MeV) emitidos deNêutrons rápidos (10 keV a 20 MeV) emitidos de
uma fonte (normalmente amerício-berílio) sãouma fonte (normalmente amerício-berílio) são
moderados, isto é, desacelerados ou tornadosmoderados, isto é, desacelerados ou tornados
nêutrons lentos (0,01 a 0,3 eV) pelos átomos denêutrons lentos (0,01 a 0,3 eV) pelos átomos de
hidrogênio no solo, detectados por um contadorhidrogênio no solo, detectados por um contador
proporcional de proporcional de 33He ou BFHe ou BF33 no interior do solo e no interior do solo e
registrados em um “scaler” à sua superfície.registrados em um “scaler” à sua superfície.
TUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSO
Diâmetro do tubo é função do diâmetro da Diâmetro do tubo é função do diâmetro da sonda, que não é padronizado sonda, que não é padronizado
internacionalmente pelos fabricantes.internacionalmente pelos fabricantes.
Os nêutrons reagem melhor com átomos Os nêutrons reagem melhor com átomos menores como exemplo o hidrogênio, menores como exemplo o hidrogênio,
devido a esse fator o tubo de acesso da devido a esse fator o tubo de acesso da sonda, de preferência, deve-se evitar sonda, de preferência, deve-se evitar
materiais que contenham muito H, como o materiais que contenham muito H, como o plástico, por exemplo, o qual pode plástico, por exemplo, o qual pode mascarar as leituras. Assim, tem-se mascarar as leituras. Assim, tem-se
utilizado alumínio. utilizado alumínio.
Quanto às dimensões, deve-se escolher os Quanto às dimensões, deve-se escolher os diâmetros interno e externo, de modo que a diâmetros interno e externo, de modo que a sonda não fique muito apertada ou folgada. sonda não fique muito apertada ou folgada.
O comprimento do tubo é função da O comprimento do tubo é função da profundidade desejada para medição, profundidade desejada para medição, devendo-se acrescentar 10- 20 cm na devendo-se acrescentar 10- 20 cm na
extremidade inferior e 20- 40 cm acima da extremidade inferior e 20- 40 cm acima da superfície do solo, para evitar entrada de superfície do solo, para evitar entrada de
solo ou sujeira no tubo e facilitar a solo ou sujeira no tubo e facilitar a instalação da caixa de blindagem. Deve-se instalação da caixa de blindagem. Deve-se proteger as extremidades superior (com proteger as extremidades superior (com
capa) e inferior (fechar em caso de lâmina capa) e inferior (fechar em caso de lâmina de água).de água).
TUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSO
TUBO DE ACESSOTUBO DE ACESSO
Calibração: necessária para obter uma relação entre a leitura do Calibração: necessária para obter uma relação entre a leitura do instrumento e a umidade no soloinstrumento e a umidade no solo
y = a + b . xy = a + b . xOnde,Onde,y = umidade volumétrica do soloy = umidade volumétrica do soloa = coeficiente lineara = coeficiente linearb = coeficiente angularb = coeficiente angularx = CRx = CR
= a + b . CR= a + b . CR
padrãononeutdecontdetx
solononeutronsdecontagemdetaxaCR
.
Exemplo de calibração de uma sonda de nêutrons para um Alfissol:
Ponto
(cm3 cm-3)
N (cpm) CR
1 0,424 79650 0,507
2 0,413 75541 0,481
3 0,393 76169 0,485
4 0,387 71143 0,453
5 0,378 67846 0,432
6 0,375 69259 0,441
7 0,306 59208 0,377
8 0,287 57637 0,367
9 0,291 62035 0,395
10 0,283 58109 0,370
NPadrão (água) = 157050 cpm
- Emissão de radiação por sonda de neutros: * Am-241/Be (50 mCi) dentro da blindagem, 1 m
de distância = 0,11 mrem.h-1 * Am-241/Be (50 mCi) fora da blindagem, 1 m
de distância = 0,3 mrem.h-1
- Segundo a Organização Mundial da Saúde: * Nível máximo, por pessoa é de 5 rem . ano-1 =
5000 mrem . ano-1
Ex.: Dose de 0,3 mrem.h-1 x 5 horas.dia-1 x 5 dias.s-1 = 7,5 mrem.semana-1
7,5 mrem.semana-1 x 52 semanas = 390 mrem.ano-1 (7,8% do admissível)
OBSERVAÇÕESOBSERVAÇÕES
VANTAGENSVANTAGENS
Não tem necessidade de tirar amostras;
Possibilidade de realização de leituras no mesmo lugar;
Leitura instantânea ( umidade volumétrica);
Especialmente importante para determinação da variação da armazenagem;
Capacidade de trabalho em solos bem mais secos.
Elevado custo do equipamento;Elevado custo do equipamento;
Material radioativo;Material radioativo;
Dificuldade de leituras próximas à superfície do Dificuldade de leituras próximas à superfície do solo;solo;
Influência da matéria orgânica e de raízes nas Influência da matéria orgânica e de raízes nas leituras.leituras.
DESVANTAGENSDESVANTAGENS
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!!!
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!!!
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