Nick Connor, Author at Radiation Dosimetry

O que é detecção de antineutrinos / neutrinos – definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

Como os neutrinos não ionizam a matéria, eles não podem ser detectados diretamente. A detecção de antineutrinos é baseada no decaimento beta inverso. Detecção de antineutrinos. Dosimetria de Radiação

Como os neutrinos não ionizam a matéria, eles não podem ser detectados diretamente. A detecção de antineutrinos (Prêmio Nobel de 1995 por Frederick Reines e Clyde Cowan) é baseada na reação:

Essa interação é simétrica ao decaimento beta do nêutron livre ; portanto, às vezes é chamada de decaimento beta inverso . Todos os métodos de detecção exigem que os neutrinos transportem um limiar mínimo de energia de 1,8 MeV . Somente antineutrinos com energia acima do limiar de 1,8 MeV podem causar interações com os prótons na água, produzindo pósitrons e nêutrons .

Referência: Griffiths, David, Introdução às Partículas Elementares, Wiley, 1987.

detecção de antineutrinos — Assinatura de antineutrinos: coincidência entre o pósitron imediato e atrasa a captura de nêutrons no hidrogênio.
Fonte: Slides – Dr. Blucher, Instituto Enrico Fermi

Detector de antineutrinos — O interior de um detector de antineutrino cilíndrico antes de ser preenchido com um cintilador líquido claro, que revela interações antineutrino pelos muito fracos lampejos de luz que emitem. Tubos fotomultiplicadores sensíveis revestem as paredes do detector, prontos para amplificar e registrar os flashes indicadores.
Foto: Roy Kaltschmidt, LBNL
Fonte: Experiência de neutrinos do reator Daya Bay

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.

O que é Neutrino – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

Um neutrino é uma partícula subatômica elementar com massa infinitesimal e sem carga elétrica. Os neutrinos são partículas subatômicas que interagem fracamente com ½ unidade de rotação. Dosimetria de Radiação

Um neutrino é uma partícula subatômica elementar com massa infinitesimal (menor que 0,3 eV ..?) E sem carga elétrica . Os neutrinos pertencem à família dos leptões, o que significa que eles não interagem via força nuclear forte . Os neutrinos são partículas subatômicas que interagem fracamente com ½ unidade de rotação. O termo neutrino vem do italiano que significa “pouco neutro” e os neutrinos são denotados pela letra grega ν (nu) . Existem três tipos de leptões carregados, cada um associado ao neutrino, formando três gerações (entre gerações, as partículas diferem pelo seu número quântico e massa). A primeira geração consiste no elétron (e ^–) e neutrino-elétron (ν _e ). A segunda geração consiste no múon (μ ^– ) e no neutrino do muão (ν _μ ). A terceira geração consiste no tau (τ ^– ) e no tau neutrino (ν _τ ). Cada tipo de neutrino está associado a uma partícula de antimatéria, chamada antineutrino , que também possui carga elétrica neutra e meia rotação. Atualmente (2015), não está resolvido se o neutrino e sua antipartícula não são partículas idênticas.Sem carga elétrica, eles não são afetados por forças eletromagnéticas que atuam em outros léptons carregados, como elétrons. Como os neutrinos pertencem à família dos leptões, eles não estão sujeitos à força forte. Os neutrinos estão sujeitos à força fraca , que é de alcance muito menor que a força eletromagnética e a força da gravidade. Portanto, os neutrinos são as partículas subatômicas mais penetrantes , capazes de passar pela Terra sem nenhuma interação. Estima-se que os neutrinos tenham seções transversais de interação cerca de 20 ordens de magnitude inferiores às seções transversais típicas de espalhamento de dois núcleons (~ ^10-47 m2 = 10 ^-19celeiro). Estima-se que a seção transversal de neutrinos para a interação aumente linearmente com a energia do neutrino incidente.

Referência: Griffiths, David, Introdução às Partículas Elementares, Wiley, 1987.

Veja também: Antineutrino

Veja também: Reator nuclear como fonte de antineutrinos

Fonte: wikipedia.org

O interior de um detector de antineutrino cilíndrico antes de ser preenchido com um cintilador líquido claro, que revela interações antineutrino pelos muito fracos lampejos de luz que emitem. Tubos fotomultiplicadores sensíveis revestem as paredes do detector, prontos para amplificar e registrar os flashes indicadores.
Foto: Roy Kaltschmidt, LBNL
Fonte: Experiência de neutrinos do reator Daya Bay

Produção de neutrinos

Neutrinos podem ser produzidos de várias maneiras. A fonte mais poderosa de neutrinos no sistema solar é sem dúvida o próprio Sol. Bilhões de neutrinos solares por segundo passam (principalmente sem interação) por cada centímetro quadrado (~ 6 x 10 ¹⁰ cm ^-2 s ^-1 ) na superfície da Terra. No Sol, os neutrinos são produzidos após a reação de fusão de dois prótons durante o decaimento beta positivo do núcleo de hélio-2.

$_ {2} ^ {2} textrm {Ele} alinha para a direita _ {1} ^ {2} textrm {H} + beta ^ {+} + nu _ {{e}}$

Cada reator nuclear também é uma fonte muito poderosa de neutrinos. De fato, antineutrinos . Em um reator nuclear ocorre especialmente o β ^– decadência, porque a característica comum dos produtos de fissão é um excesso de nêutrons (veja Estabilidade Nuclear ). Um fragmento de fissão instável com excesso de nêutrons sofre β ^– decaimento, onde o nêutron é convertido em próton, elétron e antineutrino.

Referência: Griffiths, David, Introdução às Partículas Elementares, Wiley, 1987.

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O que é coeficiente de atenuação de massa – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

O coeficiente de atenuação da massa é definido como a razão entre o coeficiente de atenuação linear e a densidade do absorvedor (μ / ρ). Dosimetria de Radiação

Coeficiente de atenuação de massa

Ao caracterizar um material absorvente, às vezes podemos usar o coeficiente de atenuação da massa. O coeficiente de atenuação da massa é definido como a razão entre o coeficiente de atenuação linear e a densidade do absorvedor (μ / ρ) . A atenuação da radiação gama pode ser descrita pela seguinte equação:

I = I ₀ .e ^{– (μ / ρ) .ρl}

, onde ρ é a densidade do material, (μ / ρ) é o coeficiente de atenuação da massa e ρ.l é a espessura da massa. A unidade de medida usada para o coeficiente de atenuação de massa cm ² g ^-1 .Para energias intermediárias, o espalhamento de Compton domina e diferentes absorvedores têm coeficientes de atenuação de massa aproximadamente iguais. Isso se deve ao fato de que a seção transversal da dispersão de Compton é proporcional ao Z (número atômico) e, portanto, o coeficiente é proporcional à densidade do material ρ. Em valores pequenos de energia de raios gama ou em valores altos de energia de raios gama, em que o coeficiente é proporcional a potências mais altas do número atômico Z (para efeito fotoelétrico σ _f ~ Z ⁵ ; parapar de produção σ _p ~ Z ² ), o coeficiente de atenuação μ não é constante.

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O que é metade da camada de valor – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

A camada de metade do valor expressa a espessura do material absorvente necessário para reduzir a intensidade da radiação incidente por um fator de dois. Dosimetria de Radiação

Camada de metade do valor

A camada de meio valor expressa a espessura do material absorvente necessário para reduzir a intensidade da radiação incidente por um fator de dois . Existem duas características principais da camada de meio valor:

A camada de metade do valor diminui à medida que o número atômico do absorvedor aumenta. Por exemplo, são necessários 35 m de ar para reduzir a intensidade de um feixe de raios gama de 100 keV por um fator de dois, enquanto apenas 0,12 mm de chumbo podem fazer a mesma coisa.
A camada de metade do valor para todos os materiais aumenta com a energia dos raios gama. Por exemplo, de 0,26 cm para ferro a 100 keV a cerca de 1,06 cm a 500 keV.

A camada de meio valor expressa a espessura do material absorvente necessário para reduzir a intensidade da radiação incidente por um fator de dois. Com meia camada de valor, é fácil realizar cálculos simples.
Fonte: www.nde-ed.org

Tabela de camadas de meio valor (em cm) para diferentes materiais com energias de raios gama de 100, 200 e 500 keV.

Absorvedor	100 keV	200 keV	500 keV
Ar	3555 cm	4359 cm	6189 cm
Água	4,15 cm	5.1 cm	7.15 cm
Carbono	2,07 cm	2,53 cm	3.54 cm
Alumínio	1,59 cm	2,14 cm	3.05 cm
Ferro	0,26 cm	0,64 cm	1.06 cm
Cobre	0,18 cm	0,53 cm	0,95 cm
Conduzir	0.012 cm	0.068 cm	0,42 cm

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O que é coeficiente de atenuação linear – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

A soma das três seções parciais é denominada coeficiente de atenuação linear. Atenuação de raios gama. Dosimetria de Radiação

A seção transversal total da interação de raios gama com um átomo é igual à soma das três seções parciais mencionadas: σ = σ _f + σ _C + σ _p

σ _f – Efeito fotoelétrico

σ _C – espalhamento de Compton

σ _p – Produção em pares

Dependendo da energia dos raios gama e do material absorvedor, uma das três seções parciais pode se tornar muito maior que as outras duas. Em pequenos valores de energia de raios gama, o efeito fotoelétrico domina. A dispersão de Compton domina em energias intermediárias. A dispersão de comptons também aumenta com a diminuição do número atômico de matéria; portanto, o intervalo de dominação é maior para os núcleos leves. Finalmente, a produção de pares elétron-pósitron domina a altas energias. Com base na definição da seção transversal de interação, pode-se derivar a dependência da intensidade dos raios gama na espessura do material absorvente. Se raios gama monoenergéticos são colimados em um feixe estreitoe se o detector atrás do material detectar apenas os raios gama que passaram por ele sem nenhum tipo de interação com esse material, a dependência deverá ser uma atenuação exponencial simples dos raios gama . Cada uma dessas interações remove o fóton do feixe por absorção ou dispersão na direção do detector. Portanto, as interações podem ser caracterizadas por uma probabilidade fixa de ocorrência por unidade de comprimento do caminho no absorvedor. A soma dessas probabilidades é chamada de coeficiente de atenuação linear :

μ = τ _{(fotoelétrico)} + σ _(Compton) + κ _(par)

Coeficiente de atenuação linear

A atenuação da radiação gama pode ser descrita pela seguinte equação.

I = I ₀ .e ^-μx

, onde I é a intensidade após a atenuação, I _o é a intensidade do incidente, μ é o coeficiente de atenuação linear (cm ^-1 ) e a espessura física do absorvedor (cm).

Os materiais listados na tabela ao lado são ar, água e elementos diferentes do carbono ( Z = 6) ao chumbo ( Z = 82) e seus coeficientes de atenuação linear são dados para três energias de raios gama. Existem duas características principais do coeficiente de atenuação linear:

O coeficiente de atenuação linear aumenta à medida que o número atômico do absorvedor aumenta.
O coeficiente de atenuação linear para todos os materiais diminui com a energia dos raios gama.

Dependência da intensidade da radiação gama na espessura do absorvedor.

A importância relativa de vários processos de interação da radiação gama com a matéria.Tabela de coeficientes de atenuação linear (em cm-1) para diferentes materiais com energias de raios gama de 100, 200 e 500 keV.

Absorvedor	100 keV	200 keV	500 keV
Ar	0.000195 / cm	0.000159 / cm	0.000112 / cm
Água	0,167 / cm	0,136 / cm	0,097 / cm
Carbono	0,335 / cm	0,274 / cm	0.196 / cm
Alumínio	0.435 / cm	0,324 / cm	0,227 / cm
Ferro	2,72 / cm	1.09 / cm	0.655 / cm
Cobre	3.8 / cm	1,309 / cm	0,73 / cm
Conduzir	59,7 / cm	10,15 / cm	1,64 / cm

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O que é dispersão inversa de Compton – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

Efeito Compton

Dispersão inversa de Compton

A dispersão inversa de Compton é a dispersão de fótons de baixa energia para altas energias por elétrons relativísticos. Os elétrons relativísticos podem aumentar a energia de fótons de baixa energia em uma quantidade potencialmente enorme (até raios gama podem ser produzidos). Este fenômeno é muito importante na astrofísica.

Inverse Compton scattering — fonte: venables.asu.edu

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O que é o Compton Edge – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

Na espectrofotometria, a borda de Compton é uma característica do espectrógrafo que resulta da dispersão de Compton no cintilador ou detector. Dosimetria de Radiação

Efeito Compton

Compton Edge

Na espectrofotometria, a borda de Compton é uma característica do espectrógrafo que resulta da dispersão de Compton no cintilador ou detector. Esse recurso é devido aos fótons que sofrem dispersão de Compton com um ângulo de dispersão de 180 ° e escapam do detector. Quando um raio gama se espalha pelo detector e escapa, apenas uma fração de sua energia inicial pode ser depositada na camada sensível do detector. Depende do ângulo de dispersão do fóton, quanta energia será depositada no detector. Isso leva a um espectro de energias. A energia da borda de Compton corresponde ao fóton retroespalhado total .

Borda Compton de 60Co no espectrômetro gama Na (Tl).

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O que é seção transversal da dispersão de Compton – Definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

A distribuição angular (seções transversais) de fótons espalhados a partir de um único elétron livre é descrita pela fórmula de Klein-Nishina. Seção transversal da dispersão de Compton

Efeito Compton

Dispersão de Compton – seções transversais

A probabilidade de espalhamento de Compton por interação com um átomo aumenta linearmente com o número atômico Z, porque depende do número de elétrons disponíveis para espalhamento no átomo alvo. A distribuição angular de fótons dispersos a partir de um único elétron livre é descrita pela fórmula de Klein-Nishina :onde ε = E ₀ / m _e c ² e r ₀ é o “raio clássico do elétron” igual a cerca de 2,8 x 10 ^-13 cm. A fórmula fornece a probabilidade de espalhar um fóton no elemento de ângulo sólido dΩ = 2π sin Θ dΘ quando a energia incidente é E ₀ .

Experiência de espalhamento de Compton — A mudança no comprimento de onda dessa dispersão depende apenas do ângulo de dispersão de uma determinada partícula alvo.
Fonte: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/

Seção transversal da dispersão de fótons por elétrons por elétrons atômicos.Energias de um fóton a 500 keV e um elétron após a dispersão de Compton.

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O que é a fórmula de Compton – definição

julho 24, 2020junho 27, 2020 Por Nick Connor

A fórmula de Compton foi publicada em 1923 na Physical Review. Compton explicou que o deslocamento dos raios X é causado pelo momento de partículas dos fótons. Comprimento de onda de Compton

Efeito Compton

Fórmula de dispersão de Compton

Compton Scattering — Na dispersão de Compton, o fóton de raios gama incidente é desviado através de um ângulo respect em relação à sua direção original. Essa deflexão resulta em uma diminuição na energia (diminuição na frequência do fóton) do fóton e é chamado de efeito Compton.
Fonte: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

A fórmula de Compton foi publicada em 1923 na Physical Review. Compton explicou que o deslocamento dos raios X é causado pelo momento de partículas dos fótons. A fórmula de dispersão de Compton é a relação matemática entre a mudança no comprimento de onda e o ângulo de dispersão dos raios-X. No caso da dispersão de Compton, o fóton de frequência f colide com um elétron em repouso. Após a colisão, o fóton ricocheteia o elétron, liberando parte de sua energia inicial (dada pela fórmula E = hf de Planck). Enquanto o elétron ganha impulso (massa x velocidade), o fóton não pode diminuir sua velocidade . Como resultado da lei de conservação do momento, o fóton deve diminuir seu momento dado por:Portanto, a diminuição do momento do fóton deve ser traduzida em diminuição da frequência (aumento no comprimento de onda Δ λ = λ ‘- λ ). A mudança do comprimento de onda aumentou com o ângulo de dispersão, de acordo com a fórmula de Compton :onde λ é o comprimento de onda inicial do fóton λ ‘ é o comprimento de onda após a dispersão, h é a constante de Planck = 6,626 x 10 ^-34 Js m _e é a massa de repouso do elétron (0,511 MeV) c é a velocidade da luz Θ é o ângulo de dispersão . A mudança mínima no comprimento de onda ( λ ′ – λ ) para o fóton ocorre quando Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) e é pelo menos zero. A variação máxima no comprimento de onda ( λ ′ – λ) para o fóton ocorre quando Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). Neste caso, o fóton transfere para o elétron o máximo de momento possível. A variação máxima no comprimento de onda pode ser derivada da fórmula de Compton:A quantidade h / m _e c é conhecida como comprimento de onda do elétron de Compton e é igual a 2,43 × 10 ⁻¹² m .

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Qual é a definição de Efeito Compton – Definição

julho 2, 2021junho 27, 2020 Por Nick Connor

Em física, o efeito Compton, ou espalhamento Compton, é a dispersão inelástica ou não clássica de um fóton por uma partícula carregada, geralmente um elétron. Dosimetria de Radiação

Efeito Compton

Principais características do Compton Scattering

A dispersão de Compton domina em energias intermediárias.
É a dispersão de fótons por elétrons atômicos
Os fótons passam por um deslocamento de comprimento de onda chamado deslocamento de Compton.
A energia transferida para o elétron de recuo pode variar de zero a uma grande fração da energia incidente de raios gama

Definição de dispersão de Compton

A dispersão de Compton é a dispersão inelástica ou não clássica de um fóton (que pode ser um fóton de raios X ou gama ) por uma partícula carregada, geralmente um elétron. Na dispersão de Compton, o fóton de raios gama incidente é desviado através de um ângulo Θ em relação à sua direção original. Essa deflexão resulta em uma diminuição na energia (diminuição na frequência do fóton) do fóton e é chamado de efeito Compton . O fóton transfere uma parte de sua energia para o elétron de recuo . A energia transferida para o elétron de recuo pode variar de zero a uma grande fração da energia incidente de raios gama, porque todos os ângulos de dispersão são possíveis. A dispersão de Compton foi observada por AHCompton em 1923na Universidade de Washington em St. Louis. Compton ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1927 por esse novo entendimento sobre a natureza das partículas dos fótons.

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