{"id":17674,"date":"2020-06-17T02:34:46","date_gmt":"2020-06-17T02:34:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-espectroscopia-gama-definicao\/"},"modified":"2020-07-21T15:40:01","modified_gmt":"2020-07-21T15:40:01","slug":"o-que-e-espectroscopia-gama-definicao","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-espectroscopia-gama-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 espectroscopia gama – defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A espectroscopia gama \u00e9 o estudo dos espectros de energia das fontes de raios gama, como na ind\u00fastria nuclear e na investiga\u00e7\u00e3o geoqu\u00edmica.\u00a0O espectro gama \u00e9 caracter\u00edstico dos nucl\u00eddeos emissores gama contidos na fonte.\u00a0Dosimetria de Radia\u00e7\u00e3o<\/div>\n<\/div>\n
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Em geral, a\u00a0espectroscopia<\/strong>\u00a0\u00e9 a ci\u00eancia do estudo da intera\u00e7\u00e3o entre mat\u00e9ria e energia irradiada, enquanto a\u00a0espectrometria<\/strong>\u00a0\u00e9 o m\u00e9todo usado para adquirir uma medida quantitativa do espectro.\u00a0A espectroscopia<\/strong>\u00a0(scopy significa\u00a0observa\u00e7\u00e3o<\/em>\u00a0) n\u00e3o gera nenhum resultado.\u00a0\u00c9 a abordagem te\u00f3rica da ci\u00eancia.\u00a0A espectrometria<\/strong>\u00a0(\u00a0medi\u00e7\u00e3o de<\/em>\u00a0meios de\u00a0medi\u00e7\u00e3o<\/em>\u00a0) \u00e9 a aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica em que os resultados s\u00e3o gerados.\u00a0\u00c9 a medida da intensidade da radia\u00e7\u00e3o usando um dispositivo eletr\u00f4nico.\u00a0Frequentemente, esses termos s\u00e3o usados \u200b\u200bde forma intercambi\u00e1vel, mas toda espectrometria n\u00e3o \u00e9 espectroscopia (por exemplo, espectrometria de massa vs.espectroscopia de massa<\/del>)<\/p>\n

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Espectroscopia gama<\/h2>\n
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Fonte: wikipedia.org Licen\u00e7a: Dom\u00ednio P\u00fablico<\/figcaption><\/figure>\n

Em geral,\u00a0a espectroscopia gama<\/strong>\u00a0\u00e9 o estudo dos espectros de energia de fontes de raios gama, como na ind\u00fastria nuclear, investiga\u00e7\u00e3o geoqu\u00edmica e astrof\u00edsica.\u00a0Espectrosc\u00f3pios, ou espectr\u00f4metros, s\u00e3o dispositivos sofisticados projetados para medir a distribui\u00e7\u00e3o espectral de pot\u00eancia de uma fonte.\u00a0A radia\u00e7\u00e3o incidente gera um sinal que permite determinar a energia da part\u00edcula incidente.<\/p>\n

A maioria das\u00a0fontes radioativas<\/a>\u00a0produz\u00a0raios gama<\/a>\u00a0, que s\u00e3o de v\u00e1rias energias e intensidades.\u00a0Os raios gama frequentemente\u00a0\u00a0acompanham a emiss\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00a0de\u00a0\u00a0radia\u00e7\u00e3o\u00a0<\/a>alfa\u00a0<\/a>\u00a0e\u00a0\u00a0beta<\/a>\u00a0.\u00a0Quando essas emiss\u00f5es s\u00e3o detectadas e analisadas com um sistema de espectroscopia, um\u00a0espectro de energia de raios gama<\/strong>\u00a0pode ser produzido.\u00a0Raios gama<\/strong>\u00a0de\u00a0decaimento radioativo<\/a>est\u00e3o na faixa de energia de alguns keV a ~ 8 MeV, correspondendo aos n\u00edveis t\u00edpicos de energia nos n\u00facleos com vida \u00fatil razoavelmente longa.\u00a0Como foi escrito, eles s\u00e3o produzidos pela decomposi\u00e7\u00e3o dos n\u00facleos \u00e0 medida que passam de um estado de alta energia para um estado inferior.\u00a0Uma an\u00e1lise detalhada desse espectro \u00e9 normalmente usada para determinar a\u00a0identidade<\/strong>\u00a0e a\u00a0quantidade<\/strong>\u00a0de emissores gama presentes em uma amostra e \u00e9 uma ferramenta vital no ensaio radiom\u00e9trico.\u00a0O espectro gama \u00e9 caracter\u00edstico dos nucl\u00eddeos emissores gama contidos na fonte.<\/p>\n

Espectroscopia de Raios-X<\/h2>\n

A espectroscopia de raios-X \u00e9 um termo geral para v\u00e1rias t\u00e9cnicas espectrosc\u00f3picas para caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais usando excita\u00e7\u00e3o de raios-x.\u00a0Quando um el\u00e9tron da camada interna de um \u00e1tomo \u00e9 excitado pela energia de um f\u00f3ton, ele se move para um n\u00edvel de energia mais alto.\u00a0Como o processo deixa uma\u00a0\u00a0lacuna<\/strong>\u00a0\u00a0no n\u00edvel de energia eletr\u00f4nica de onde o el\u00e9tron veio, os el\u00e9trons externos do \u00e1tomo\u00a0\u00a0caem em cascata<\/strong>\u00a0\u00a0para preencher os n\u00edveis at\u00f4micos mais baixos e um ou mais\u00a0\u00a0raios-X caracter\u00edsticos<\/strong><\/a>\u00a0geralmente s\u00e3o emitidos.\u00a0Como resultado, picos de intensidade acentuados aparecem no espectro em comprimentos de onda que s\u00e3o uma caracter\u00edstica do material a partir do qual o alvo do \u00e2nodo \u00e9 feito.\u00a0As frequ\u00eancias dos raios X caracter\u00edsticos podem ser previstas a partir do modelo de Bohr.\u00a0A an\u00e1lise do espectro de emiss\u00e3o de raios-X produz resultados qualitativos sobre a composi\u00e7\u00e3o elementar da amostra.<\/p>\n

Espectr\u00f4metro de Raios Gama – Espectrosc\u00f3pio de Raios Gama<\/h2>\n

Como foi escrito, o estudo e a an\u00e1lise de espectros de raios gama para uso cient\u00edfico e t\u00e9cnico s\u00e3o chamados espectroscopia gama, e os espectr\u00f4metros de raios gama s\u00e3o os instrumentos que observam e coletam esses dados.\u00a0Um espectr\u00f4metro de raios gama (GRS) \u00e9 um dispositivo sofisticado para medir a distribui\u00e7\u00e3o de energia da radia\u00e7\u00e3o gama.\u00a0Para a medi\u00e7\u00e3o de raios gama acima de v\u00e1rias centenas de keV, existem duas categorias de detectores de grande import\u00e2ncia:\u00a0cintiladores inorg\u00e2nicos como NaI (Tl)<\/strong><\/a>\u00a0e\u00a0detectores semicondutores<\/strong>.\u00a0Nos artigos anteriores, descrevemos a espectroscopia gama usando um detector de cintila\u00e7\u00e3o, que consiste em um cristal cintilador adequado, um tubo fotomultiplicador e um circuito para medir a altura dos pulsos produzidos pelo fotomultiplicador.\u00a0As vantagens de um contador de cintila\u00e7\u00e3o s\u00e3o sua efici\u00eancia (tamanho grande e alta densidade) e as altas taxas de precis\u00e3o e contagem poss\u00edveis.\u00a0Devido ao alto n\u00famero at\u00f4mico de iodo, um grande n\u00famero de todas as intera\u00e7\u00f5es resultar\u00e1 na absor\u00e7\u00e3o completa da energia dos raios gama, de modo que a fra\u00e7\u00e3o fotogr\u00e1fica ser\u00e1 alta.<\/p>\n

\"Detector<\/a>
Detector HPGe com criostato LN2 Fonte: canberra.com<\/figcaption><\/figure>\n

Mas, se\u00a0for necess\u00e1ria\u00a0uma\u00a0<\/span>resolu\u00e7\u00e3o perfeita de energia<\/span><\/strong>\u00a0, precisamos usar\u00a0<\/span>um detector \u00e0 base de germ\u00e2nio<\/span><\/strong>\u00a0, como o\u00a0<\/span>detector HPGe<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Os detectores de semicondutores \u00e0 base de germ\u00e2nio s\u00e3o mais comumente usados \u200b\u200bonde \u00e9 necess\u00e1ria uma resolu\u00e7\u00e3o de energia muito boa, especialmente para\u00a0<\/span>espectroscopia gama<\/span><\/strong>\u00a0, bem como\u00a0<\/span>espectroscopia de raios-x<\/span><\/strong>.\u00a0Na espectroscopia gama, o germ\u00e2nio \u00e9 preferido devido ao seu n\u00famero at\u00f4mico ser muito maior que o sil\u00edcio e aumentar a probabilidade de intera\u00e7\u00e3o com raios gama.\u00a0Al\u00e9m disso, o germ\u00e2nio possui menor energia m\u00e9dia necess\u00e1ria para criar um par de el\u00e9trons-orif\u00edcios, que \u00e9 3,6 eV para sil\u00edcio e 2,9 eV para germ\u00e2nio.\u00a0Isso tamb\u00e9m fornece ao \u00faltimo uma melhor resolu\u00e7\u00e3o em energia.\u00a0O FWHM (largura total na metade do m\u00e1ximo) para detectores de germ\u00e2nio \u00e9 uma fun\u00e7\u00e3o da energia.\u00a0Para um f\u00f3ton de 1,3 MeV, o FWHM \u00e9 de 2,1 keV, o que \u00e9 muito baixo.<\/span><\/p>\n

Estrutura do espectro gama – O espectro de cobalto-60<\/span><\/strong><\/h3>\n

A an\u00e1lise dos espectros gama \u00e9 muito interessante, uma vez que possui uma estrutura e os trabalhadores devem distinguir entre pulsos verdadeiros a serem analisados \u200b\u200be pulsos acompanhantes de diferentes fontes de radia\u00e7\u00e3o.\u00a0Mostraremos a estrutura do espectro gama no exemplo de\u00a0<\/span>cobalto-60<\/span><\/strong>\u00a0medido pelo\u00a0<\/span>detector de cintila\u00e7\u00e3o NaI (Tl)<\/span><\/a>\u00a0e pelo detector HPGe.\u00a0O detector HPGe permite a separa\u00e7\u00e3o de muitas linhas gama estreitamente espa\u00e7adas, o que \u00e9 muito ben\u00e9fico para medir fontes radioativas emissoras de v\u00e1rias gamas.<\/span><\/p>\n

\"esquema<\/p>\n

O cobalto-60<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0\u00e9 um\u00a0<\/span>is\u00f3topo radioativo<\/span><\/a>\u00a0artificial\u00a0de cobalto com uma\u00a0<\/span>meia-vida<\/span><\/a>\u00a0de\u00a0<\/span>5,2747 anos<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c9 produzido sinteticamente pela ativa\u00e7\u00e3o de cobalto-59 em n\u00eautrons em\u00a0<\/span>reatores nucleares<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0O cobalto-60 \u00e9 uma fonte de calibra\u00e7\u00e3o comum encontrada em muitos laborat\u00f3rios.\u00a0O espectro gama tem\u00a0<\/span>dois picos significativos<\/span><\/strong>\u00a0, um em\u00a0<\/span>1173,2 keV<\/span><\/strong>\u00a0e outro em\u00a0<\/span>1332,5 keV<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Bons detectores de cintila\u00e7\u00e3o devem ter resolu\u00e7\u00e3o adequada para separar os dois picos.\u00a0Para os\u00a0<\/span>detectores HPGe<\/span><\/strong>\u00a0, esses picos s\u00e3o perfeitamente separados.<\/span><\/p>\n

Como pode ser visto na figura, existem dois\u00a0<\/span>fotopicos de raios gama<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Ambos os detectores tamb\u00e9m mostram resposta nas energias mais baixas, causadas pelo\u00a0<\/span>espalhamento de Compton<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, dois\u00a0<\/span>picos de escape<\/span><\/strong>\u00a0menores\u00a0nas\u00a0<\/span>energias<\/span><\/a>\u00a00,511 e 1,022 MeV abaixo do fotopico para a cria\u00e7\u00e3o de\u00a0<\/span>pares el\u00e9tron-p\u00f3sitron<\/span><\/a>\u00a0quando um ou ambos os f\u00f3tons de aniquila\u00e7\u00e3o escapam e um\u00a0<\/span>pico de retroespalhamento<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Energias mais altas podem ser medidas quando dois ou mais\u00a0<\/span>f\u00f3tons<\/span><\/a>\u00a0atingem o detector quase simultaneamente, aparecendo como picos de soma com energias at\u00e9 o valor de dois ou mais fotopicos adicionados.<\/span><\/p>\n

\"Espectro<\/a>
Figura: Legenda: Compara\u00e7\u00e3o dos espectros de NaI (Tl) e HPGe para o cobalto-60.\u00a0Fonte: Radiois\u00f3topos e metodologia de radia\u00e7\u00e3o I, II.\u00a0Soo Hyun Byun, notas de aula.\u00a0Universidade McMaster, Canad\u00e1.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

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A estrutura geral do espectro de raios gama geralmente possui as seguintes\u00a0<\/span>caracter\u00edsticas principais<\/span><\/strong>\u00a0:<\/span><\/p>\n