CARATTERIZZAZIONE DEI CAMPIONI A CURA DI Studenti:

1. Modulo n. 5 -STAGE AI LNL Estate 2010-STUDIO E MESSA A PUNTO DI RIVELATORI A SCINTILLAZIONE PER LA DIAGNOSTICA MEDICA, MONITORAGGIO DI RADIAZIONI E LA RIVELAZIONE NELLA FISICA NUCLEARE CARATTERIZZAZIONE DEI CAMPIONI A CURA DI Studenti: ELISA GALLO –ISS “I.Newton” di Camposampiero (PD) MICHELE GAZZEA –Liceo Scientifico “A.Cornaro” (PD) MATTEO POLLIS-ITIS “F.Severi” (PD)

2. ARGOMENTI TRATTATI • Rivelatori a scintillazione • Scintillatori • Fotomoltiplicatori • Raggi g e particelle a • La nostra esperienza OBIETTIVI PROCEDIMENTO RISULTATI E OSSERVAZIONI

3. RIVELATORI A SCINTILLAZIONE I rivelatori a scintillazione sono strumenti utilizzati per misurare radiazioni cariche e neutre. I loro campi di applicazione vanno dagli esperimenti di fisica nucleare alla medicina, al monitoraggio di ambienti ad alto flusso di particelle. I componenti essenziali sono: - uno scintillatore - un fotorivelatore

4. SCINTILLATORE Lo scintillatore è un materiale in grado, una volta investito da radiazioni, di emettere fotoni nel campo del visibile. In molti casi vengono “drogati” con particolari sostanze chimiche in modo da modificare la lunghezza d’onda della luce emessa per meglio adattarla alla sensibilità del fotomoltiplicatore. In altri casi si aggiungono particolari elementi per favorire l’interazione di alcune particelle (es. I neutroni).

5. IL FOTOMOLTIPLICATORE Come fotorivelatore usiamo un fotomoltiplicatore che è uno strumento capace di convertire i fotoni emessi dallo scintillatore in impulsi elettrici. FOTOCATODO DINODI ANODO

6. LA NOSTRA ESPERIENZA OBIETTIVI: • Cercare di capire quale scintillatore ha la RESA di luce maggiore e la risoluzione migliore. • Verificare il comportamento dei vari scintillatori quando sono investiti da radiazioni a e g. • Confrontare i valori ottenuti con quelli del mese precedente e osservare il possibile invecchiamento degli scintillatori.

7. INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA RAGGI g : - In aria sipropagano per lunghedistanze; - Nelnostrocasoabbiamousato come sorgenteil60Co (Eγ≈ 1.2 MeV); - Interagiscono con lo scintillatoremediantel’Effetto Compton. RAGGI a: - Nelnostrocasoabbiamousato l’ 241Am (Eα ≈ 5.4 MeV); - In aria sipropagano per pochicentimetri, nelloscintillatore per pochedecinediμm; -Interagiscono con lo scintillatoreionizzandolo;

8. MATERIALI E PROCEDIMENTO Posizionare un campione da analizzare sul fotomoltiplicatore e fissarlo con un nastro di teflon, materiale molto elastico ma non adesivo. Ricoprire inoltre con un velo di mylar, pellicola molto sottile e argentata che impedisce la dispersione dei raggi. Infine avvolgere nuovamente con un altro nastro di teflon. Inserire il tutto dentro una scatola metallica e posizionare la sorgente molto vicina se usiamo raggi a o a qualche centimetro se usiamo raggi g; chiudere la scatola in modo da evitare ogni entrata di luce.

9. Per concludere, collegare i cavi del fotomoltiplicatore al generatore e applicare la tensione opportuna per ottenere un buon rapporto segnale/rumore. Collegare il segnale di uscita del PM all’amplificatore e da qui alla scheda di acquisizione.

10. RISULTATI SPERIMENTALI Spettri con sorgenteγ Picco Compton Punto in cui si ha ilmassimotrasferimentodienergianelcasodimaterialiorganici (circa il 95% dell’energiainiziale).

11. Spettri con sorgente a EJ212

12. RISULTATI

13. RISULTATI

14. ANDAMENTO DELLE RESE DI LUCE CON I RAGGI g LV LB Da questo grafico è possibile vedere come il drogaggio vari la resa di luce. Ad esempio negli scintillatori con Lumugen Violet l’efficienza luminosa è maggiore e aumenta all’aumentare della concentrazione. Con l’utilizzo del LumugenBlue la resa è più bassa e diminuisce aumentando la concentrazione.

15. ANDAMENTO DELLE RESE DI LUCE CON I RAGGI a Anche utilizzando come sorgente l’ 241Americio, è evidente come il LV abbia, comunque, una resa maggiore rispetto al LB.

16. Sorgente: 60Co Sorgente:241Am

17. GRAZIE PER L’ATTENZIONE...