Gamaespectrometria II

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Conceitos Básicos de
Métodos Radioativos
2a Parte
1) Instrumentação
Contator Geiger – Müller
Cintilometro
Espectrometro de radiação gama
2) Calibração
3) Operações de campo
Radioatividade
1) Instrumentação - Contator Geiger – Müller
Este é um dos mais antigos instrumentos de medição e percepção da emissão de 
radiação beta e ocasionalmente a radiação alfa e gama total.
Seu princípio é muito simples: quando a radiação passa por um determinado gás 
inerte ioniza-o possibilitando que ele conduza eletricidade. 
Deste modo foi idealizado uma ampola contendo uma certa quantidade de gás inerte 
como o argônio contendo traços de alcool, metano, vapor d´água ou a combinação 
destes. Dentro da ampola existe dois eletrodos onde é aplicado uma diferença de 
potencial entre 500V a 800V.
Quando alguma radiação alfa ou beta passa através do gás, um átomo é ionizado e 
viaja em direção a um dos dois eletrodos, fechando o circuito elétrico e acionando 
um alto falante que gera um “bib”.
Radioatividade
1) Instrumentação - Contator Geiger – Müller
Radioatividade
1) Instrumentação - Contator Geiger – Müller
Radioatividade
1) Instrumentação - Contator Geiger – Müller
Deste modo este equipamento pode ser utilizado par detecção de locais ou pontos 
onde a radiação ocorra de maneira excessiva.
Vantagens:
Barato Portátil Informação qualitativa
Desvantagens
Não é possível distinguir os tipos de radiações (alfa, beta ou gama)
Não obtêm-se valores quantitativos de cada radiação.
Radioatividade
1) Instrumentação - Cintilometro
Este instrumento é bem mais elaborado e sofisticado em relação ao contador 
Geiger-Müller. 
Ele é elaborado de tal modo que seja sensível a emissão de radiação gama dos 
elementos radioativos presentes nos materiais.
Ele possui um detector de iodeto de sódio dopado de tálio (NaI –Tl) acoplado a uma 
foto multiplicadora e um circuito de contagem de pulsos (fótons).
Quando a radiação gama atravessa o iodeto de sódio ocorre uma interação entre os 
dois e um pulso luminoso é gerado (fóton). Este fóton entra na foto multiplicadora 
excitando um foto-catodo que gera um elétron. Este elétron é multiplicado dentro da 
fotomultiplicador em mais elétrons em uma certa taxa (1:50; 1:100; 1:1000; etc). No 
final dela existe um anodo que recebe estes elétrons e gera uma corrente elétrica 
que é medida. Conhecendo-se a relação de multiplicação da fotomultiplicadora, 
pode-se conhecer a quantidade de fótons gerada pela corrente no anodo e por sua 
vez a quantidade de radiações gama que atravessaram o cristal de iodeto de sódio.
Radioatividade
1) Instrumentação - Cintilometro
Radioatividade
1) Instrumentação - Cintilometro
Normalmente o cristal de iodeto de sódio é protegido por um bloco de chumbo 
possuindo apenas uma pequena janela por onde a radiação possa entrar. Deste 
modo o sensor (cristal) efetua a contagem apenas par aonde está sendo apontado e 
não por toda a região no entorno (colimação)
Este instrumento possui a capacidade de contar a quantidade de emissões de 
radiação gama que existe no local de leitura, fornecendo dados quantitativos a 
respeito da quantidade de radiação gama presente em uma rocha ou local.
A grande desvantagem deste equipamento esta no fato dele ser completamente 
ineficaz para separar a fonte desta radiação (elemento químico). 
Deste modo não se consegue distinguir se a radiação oriunda da rocha provem da 
quantidade de U, Th, ou K contida nela, ou de qualquer outro elemento químico 
radioativo. 
Radioatividade
1) Instrumentação - Gamaespectrometro
Este equipamento é semelhante ao anterior em construção, com a diferença que ele 
é capaz de separar as diferenças radiações gama devido a desintegração do Th, U e 
K oriunda nas rochas.
Cada decaimento radioativo emite uma determinada quantidade de energia na forma 
de radiação gama em conjunto com as emissões alfa e beta.
Identificando a quantidade de energia das emissões gama pode-se detectar a 
presença de cada um dos elementos radioativos.
Princípio da gamaespectrometria = identificação das janelas de energia emitidas 
pelos elementos radioativos de um material.
Th232 = Tl208 = 1460 Mev (1.370 a 1.570 MeV).
U238 e U235 = Bi214 = 1760 Mev (1.660 a 1.860 MeV).
K40 = 1,46 MeV (1.370 a 1.570MeV).
Radioatividade
Espectrometria do Tório 
(Tálio 208)
Radioatividade
Espectrometria do potássio
Radioatividade
Espectrometria do Urânio (Bi)
Radioatividade
Gamaespectrometro
Radioatividade
1) Instrumentação - Gamaespectrometro
Deste modo este equipamento é mais eficiente em identificar qual o elemento que
está fornecendo a radiação gama em uma determinada rocha ou coleção de rochas.
Este equipamento normalmente fornece a quantidade de radiação em contagem por
minuto ou por segundo (dependendo da intensidade de desintegrações).
A grande vantagem deste equipamento é que as contagens por minuto ou por
segundo podem ser convertidas em valores percentuais dos elementos oriundo na
rocha. Isto é uma grande vantagem, pois pode-se estabelecer uma certa estimativa
da quantidade destes elementos nas rochas estudadas.
Radioatividade
2) Calibração
O uso de gamaespectrometros exige uma calibração, ou seja, encontrar uma relação
entre a quantidade de emissões que se lê no instrumento com a quantidade real de
elemento que existe na rocha.
Para isto se utiliza de “pads” de concreto que possuem a concentração de U, Th e K
conhecidos. O conjunto de pads é formado por 4 unidades:
1 contendo minerais de urânio;
1 contendo minerais de Th
1 contendo minerais que tenham K
1 branco (somente cimento).
Para a calibração deve-se colocar cada pad abaixo do gamaespectrometro e efetuar
a medida da quantidade de radiação emitida pelo pad.
Radioatividade
2) Calibração
Deste modo pode-se estabelecer uma relação entre o valor fornecido entre o gama
espectrometro e a concentração do elemento que realmente existe na rocha.
Outra calibração que deve ser feita é a leitura de um ponto “neutro” dentro da região
de estudo para obter-se o back-ground local. Isto é feito fazendo-se uma leitura do
equipamento sobre uma lâmina d’ água com mais de 3 metros de espessura. Deste
modo reduz-se a quantidade de radiação emitida pelas rochas e obtêm-se a
radiação cósmica vinda do espaço que também pode ser sentida pelo aparelho.
Esta calibração é extremamente importante para a obtenção do valor das rochas
corrigido da influência da radiação cósmica local, rica em emissão gama.
Radioatividade
3) Operações de campo
Para efetuar-se um levantamento de capo necessita-se ter em mente o tamanho da
área a ser estudada e o tipo de levantamento:
Terrestre (carro ou a pé) ou aerotransportado (avião ou helicóptero).
Em ambos levantamentos deve-se ter uma área disponível para efetuar as leituras
dos “pads” e do “background” da região.
Os pads são normalmente guardados junto das aeronaves ou carros, deste modo
antes de embarcar o equipamento é feita a leitura de cada um dos pads.
O background é feito realizando uma leitura sobre um lago ou rio de grande volume.
Quando isto é feito a pé ou de carro, necessita-se de barco para levar o
equipamento até o ponto de leitura, quando é aerotransportado o avião sobrevoa um
lago ou acompanha o curso de um rio para fazer a mesma leitura.
Radioatividade
3) Operações de campo
As linhas de levantamento devem respeitar algumas regras:
1) ser perpendicular as principais estruturas e orientações das rochas;
2) Possuir um espaçamento entre perfis compatível com as dimensões dos corpos 
aflorantes e a geometria (janela) de visada do equipamento.
3) Devem existir um pequeno percentual de linhas que se cruzemem dias diferentes 
de levantamentos para efetuar possiveis correções de variações de leituras nos pads 
ou do background
Radioatividade
Bibliografia básica
TELFORD, W. D.; GELDART, L. P. & SHERIFF, R. E., 1990. Applied Geophysics, 
Second Edition. Cambridge University Press.
Eletroresistividade
FIM