Fundamentos da tcnica PIXE Tcnica PIXE Parmetros importantes

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Fundamentos da técnica PIXE Técnica PIXE Parâmetros importantes produção detecção Medidas realizadas

Fundamentos da técnica PIXE Técnica PIXE Parâmetros importantes produção detecção Medidas realizadas

Análise de materiais / Física Nuclear Partícula (núcleo projétil) Resposta: núcleo em recuo, ou

Análise de materiais / Física Nuclear Partícula (núcleo projétil) Resposta: núcleo em recuo, ou radiação eletromagnética Técnicas Colisões nucleares Constituintes (rad ou part) Sensibilidade (ppm) Eficiência (sensibilidade) Parâmetros conhecidos Seção de choque Não destrutivo Cinemática Insensível a espécie química Poder de freamento ANÁLISE DO ESPECTRO DE ENERGIA

PIXE - Particle Induced X-Ray Emission Emissão de raios-X induzida com partículas + H

PIXE - Particle Induced X-Ray Emission Emissão de raios-X induzida com partículas + H X ray

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PIXE (Radiação Eletromagnética) detetor Emissão de raio-X (PIXE) 0 partícula leve Ka Características Medidas absolutas em átomos/cm 2 Alta sensibilidade (ppm) Alta resolução para elementos vizinhos PIXE - Eficiente para Z > Si Rápido (15 min) Kb M L K

transições de dipolo

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Lei de Moseley

Lei de Moseley

Um espectro “real” Quantificação de cada elemento Identificação (calibração energia/canal) Relação área de pico

Um espectro “real” Quantificação de cada elemento Identificação (calibração energia/canal) Relação área de pico – número de átomos

Calibração em energia Relação canal x energia do raio-X Alvo/fonte conhecido

Calibração em energia Relação canal x energia do raio-X Alvo/fonte conhecido

E, M 1, Z 1 M 2 , Z 2 q M, Z DW

E, M 1, Z 1 M 2 , Z 2 q M, Z DW NA = número de partículas/cm 2 do alvo NF = número total de partículas do feixe ds/d. W = seção de choque (probabilidade) DW = ângulo sólido Det

Quantidade deelementar raios. Quantidade Concentração Auto absorçãodede Raios-X ngulo sólido Eficiência doincidentes detector X

Quantidade deelementar raios. Quantidade Concentração Auto absorçãodede Raios-X ngulo sólido Eficiência doincidentes detector X detectados partículas Alvo Espesso Freamento das partículas incidentes Medidas experimentais Arranjo experimental

Alvo fino 1

Alvo fino 1

Seção de choque de produção de raios X -19 Interação coulombiana entre próton incidente

Seção de choque de produção de raios X -19 Interação coulombiana entre próton incidente e elétron ligado -21 -23 Forma universal -2 -1 0 1 K (alfa) E - energia da projétil z 1 - z do projétil uk - energia de ligação do estado k sk - seção de choque de produção l - massa do projétil / massa do elétron sk L K Z

e - Eficiência do detetor Probabilidade de interação (efeito fotoelétrico) Energias mais baixas -

e - Eficiência do detetor Probabilidade de interação (efeito fotoelétrico) Energias mais baixas - fino Energias mais altas - espesso T - Transmitância absorvedores entre amostra e detector + janela/ filtros (efeito fotoelétrico) L K

Previsões para o nosso arranjo experimental Parâmetros Projétil - próton ; s - JJ

Previsões para o nosso arranjo experimental Parâmetros Projétil - próton ; s - JJ ; Absorv - 10 cm (ar) Janela - 25 mm Be ; Detector - 4 mm Si

Alvos grossos Perda de energia importante (Freamento até parar) E 0 S - Stopping

Alvos grossos Perda de energia importante (Freamento até parar) E 0 S - Stopping Power Aumento nas contagens de fundo Taxa de contagem (pile-up) Bremsstrahlung SEB (secondary electron), AB (atomic), Direct B (proton) Dependente do tipo de material e energia do feixe Reações Nucleares (+compton)

Limites de Detecção Elementos traços Capacidade de identificar R-X sobre contagem de fundo Avaliar

Limites de Detecção Elementos traços Capacidade de identificar R-X sobre contagem de fundo Avaliar a flutuação estatística Quant (>10 s) k=3 LD Detect LC k=1 Sem id

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Identificação de elementos traços: Processo de confecção Procedência / Autenticação Moedas espanholas 1870 1890 Espectros PIXE para moedas de prata, demonstrando a diferença na composição de elementos traços (Fe e Pb).

Análise do espectro PIXE para dentes obtido com feixe externo 9 dentes humanos 9

Análise do espectro PIXE para dentes obtido com feixe externo 9 dentes humanos 9 dentes bovinos 5 dentes suínos

Fotos do sambaqui de Santa Marta (SC)

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Espectro PIXE obtido de uma concha coletada do sambaqui de Santa Marta (SC)

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Relação Sr/Ca em ostras como um sensor de temperatura

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Feixe Externo Técnicas PIXE PIGE RBS Amostras Especiais Biológicas (solução) Porosas (arqueologia) Tamanho incompatível

Feixe Externo Técnicas PIXE PIGE RBS Amostras Especiais Biológicas (solução) Porosas (arqueologia) Tamanho incompatível vácuo atm amostra feixe janela det

Fim

Fim

Janela de Saída 0. 5 mm Al 15. 0 Me. V 11. 0 Me.

Janela de Saída 0. 5 mm Al 15. 0 Me. V 11. 0 Me. V 1 H Laser para posicionamento Si(Li) IPEN Resolução: 180 e. V para 55 Fe Ge. Li (20%) Ortec + anticompton Resolução: 2. 5 ke. V para Co