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

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

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

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

transições de dipolo

Lei de Moseley

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

E, M 1, Z 1 M 2, Z 2 M, Z  Det  N A = número de partículas/cm 2 do alvo N F = número total de partículas do feixe d  d  seção de choque (probabilidade)  ângulo sólido

Quantidade de raios- X detectados Quantidade de partículas incidentes Ângulo sólidoEficiência do detectorConcentração elementarAuto absorção de Raios-X Freamento das partículas incidentes Alvo Espesso Arranjo experimental Medidas experimentais

Alvo fino 1

Seção de choque de produção de raios X Interação coulombiana entre próton incidente e elétron ligado Forma universal E - energia da projétil z 1 - z do projétil u k - energia de ligação do estado k  k - seção de choque de produção  - massa do projétil / massa do elétron K L Z kk K (alfa)

K L  - 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)

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

Alvos grossos Perda de energia importante (Freamento até parar) E0E0 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 a flutuação estatística k=3 k=1 LCLC LDLD Quant Detect Sem id (>10  )

Identificação de elementos traços: Processo de confecção Procedência / Autenticação Moedas espanholas 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 dentes bovinos 5 dentes suínos

Fotos do sambaqui de Santa Marta (SC)

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

Relação Sr/Ca em ostras como um sensor de temperatura

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

Fim

GeLi (20%) Ortec + anticompton Resolução: 2.5 keV para Co Laser para posicionamento Si(Li) IPEN Resolução: 180 eV para 55 Fe Janela de Saída 0.5 mm Al 15.0 MeV11.0 MeV 1H1H