¿Qué es la espectroscopia? Definición

En general, la espectroscopía es la ciencia del estudio de la interacción entre la materia y la energía radiada. Espectroscopía – Resolución energética

En general, la espectroscopía es la ciencia del estudio de la interacción entre la materia y la energía radiada, mientras que la espectrometría es el método utilizado para adquirir una medición cuantitativa del espectro. La espectroscopia (scopy significa observación ) no genera ningún resultado. Es el enfoque teórico de la ciencia. La espectrometría (metry significa medición ) es la aplicación práctica donde se generan los resultados. Es la medición de la intensidad de la radiación utilizando un dispositivo electrónico. A menudo, estos términos se usan indistintamente, pero cada espectrometría no es espectroscopía (por ejemplo, espectrometría de masas vs.espectroscopía de masas)

Espectroscopía Gamma

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En general, la espectroscopía gamma es el estudio de los espectros de energía de las fuentes de rayos gamma, como en la industria nuclear, la investigación geoquímica y la astrofísica. Los espectroscopios, o espectrómetros, son dispositivos sofisticados diseñados para medir la distribución de potencia espectral de una fuente. La radiación incidente genera una señal que permite determinar la energía de la partícula incidente.

La mayoría de las fuentes radiactivas producen rayos gamma , que son de diversas energías e intensidades. Los rayos gamma acompañan frecuentemente  la emisión  de  radiación alfa  y  beta . Cuando estas emisiones se detectan y analizan con un sistema de espectroscopia, se puede producir un espectro de energía de rayos gamma . Rayos gamma de la desintegración radiactivaestán en el rango de energía de unos pocos keV a ~ 8 MeV, correspondiente a los niveles de energía típicos en núcleos con vidas razonablemente largas. Como se escribió, se producen por la descomposición de los núcleos a medida que pasan de un estado de alta energía a un estado más bajo. Un análisis detallado de este espectro se usa típicamente para determinar la identidad y la cantidad de emisores gamma presentes en una muestra, y es una herramienta vital en el ensayo radiométrico. El espectro gamma es característico de los nucleidos emisores de gamma contenidos en la fuente.

Ver también: espectroscopía gamma

Espectroscopía de rayos X

La espectroscopía de rayos X es un término general para varias técnicas espectroscópicas para la caracterización de materiales mediante el uso de la excitación por rayos X. Cuando un electrón de la capa interna de un átomo es excitado por la energía de un fotón, se mueve a un nivel de energía más alto. Dado que el proceso deja una  vacante  en el nivel de energía de los electrones del cual proviene el electrón, los electrones externos del átomo  caen en cascada  para llenar los niveles atómicos más bajos, y uno o más  rayos X característicos son generalmente emitidos Como resultado, aparecen picos de intensidad bruscos en el espectro a longitudes de onda que son características del material del que está hecho el objetivo anódico. Las frecuencias de los rayos X característicos se pueden predecir a partir del modelo de Bohr. El análisis del espectro de emisión de rayos X produce resultados cualitativos sobre la composición elemental de la muestra.

Espectrómetro de rayos gamma – Espectroscopio de rayos gamma

Como se escribió, el estudio y análisis de los espectros de rayos gamma para uso científico y técnico se llama espectroscopía gamma, y ​​los espectrómetros de rayos gamma son los instrumentos que observan y recopilan dichos datos. Un espectrómetro de rayos gamma (GRS) es un dispositivo sofisticado para medir la distribución de energía de la radiación gamma. Para la medición de rayos gamma por encima de varios cientos de keV, hay dos categorías de detectores de gran importancia, centelleadores inorgánicos como NaI (Tl) y detectores de semiconductores.. En los artículos anteriores, describimos la espectroscopía gamma utilizando un detector de centelleo, que consiste en un cristal centelleador adecuado, un tubo fotomultiplicador y un circuito para medir la altura de los pulsos producidos por el fotomultiplicador. Las ventajas de un contador de centelleo son su eficiencia (gran tamaño y alta densidad) y las altas tasas de precisión y conteo que son posibles. Debido al alto número atómico de yodo, una gran cantidad de todas las interacciones dará como resultado la absorción completa de la energía de los rayos gamma, por lo que la fracción de la foto será alta.

Detector HPGe - Germanio
Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com

Pero si se requiere una resolución energética perfecta , tenemos que usar un detector basado en germanio , como el detector HPGe . Los detectores de semiconductores basados ​​en germanio se usan más comúnmente cuando se requiere una muy buena resolución de energía, especialmente para la espectroscopía gamma , así como la espectroscopía de rayos X. En la espectroscopía gamma, se prefiere el germanio debido a que su número atómico es mucho más alto que el silicio y que aumenta la probabilidad de interacción con los rayos gamma. Además, el germanio tiene una energía promedio más baja necesaria para crear un par de electrones, que es 3.6 eV para silicio y 2.9 eV para germanio. Esto también proporciona a este último una mejor resolución en energía. El FWHM (ancho completo a la mitad como máximo) para los detectores de germanio es una función de la energía. Para un fotón de 1.3 MeV, el FWHM es 2.1 keV, que es muy bajo.

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