Spettro U238 impoverito - alcuni dubbi

[cipndale]

Cmq, una cosa è abbastanza chiara riguardo il tuo campione. Il mio dubbio originale, riguardando la presenza del Proattinio (Pa; Z=91), era legato al immagine mentale mia che l'uranio, una volta processato, non dovrebbe avere tanti compagni radioattivi. Inoltre, il tempo passato dal processamento fino al momento della misura non dovrebbe essere abbastanza lungo per formare cosi tanto Pa, per giustificare quell'intensità del pico. Quindi, secondo me, il processo chimico usato per estrare l'uranio è stato selettivo anche per il Pa. Di conseguenza, quella impurezza (di 0.001%) del tuo campione contiene anche la maggior parte del Pa originale, i.e. maturata quando entrambi U & Pa facevano parte del materiale da dove è stato estratto l'uranio del tuo campione. Quindi Pa non è stato formato dopo l'estrazione e i vari step di separazione dei isotopi di U.

[Marc75]

non conosco l'età del campione nè il metodo utilizzato quindi non posso giudicare. Di sicuro però non è appena fatto e ha più di un anno.
Per quanto riguarda però la velocità di creazione dei primi figli del U238 e quindi la presenza di Pa234m, dopo pochi mesi sia il Th234 e il Pa234m sono già creati e quindi ben identificabili come si vede dal grafico e dalla spiegazione.
Non c'enytra quindi il metodo di ottenimento dell'uranio impoverito ma il tutto si spiega proprio con la catena del decadimento .
Basandosi su quanto spiegato qui [External Link Removed for Guests] posso dire che tutto il Th234 e il Pa234m misurati derivino proprio dal U238 di partenza, e rimarranno costanti poi nel tempo.
Il grafico allegato si riferisce all'uranio U238

Depleted Uranium.gif

[Marc75]

Ed ecco lo spettro più ampio , ora tagliato a 3000 keV. L'ho "strecciato in altezza così si vede l'infinitesimale gobba a 1460.
Sul K40 ci sono 695 conteggi (1460 KeV). Considerato che il tempo di acquisizione complessivo dello spettro è stato di 23 ore, mi è normale ottenere qualche gamma nel K40 , penso sia contenuto anche nel pozzetto in minime dosi.
La seconda immagine è amplificata per evidenziare anche piccoli picchi. I due a sinistra sono il Pa234m, poi K40 e i gamma dai 1700 ai 1900 sono anch'essi dal Pa234m (ma infinitesimali: una media di 100-250 counts per KeV su oltre 22 milioni di counts complessivi!!)

U238_0_3000.jpg

U238_700_2000.jpg

[cipndale]

Tempo fa avevo fato una cosa simile per quanto riguarda invece elettrodi saldatura con Th (2%). In teoria dovrebbe succedere la stessa cosa con la serie del Th , pero è molto difficile ad identificare un comportamento simile per quanto riguarda ²³²Th e gli isotopi a veloce decadimento, tipo ²²⁸Ac. Come si nota dalla prima foto, ci stano almeno 3 picchi di energia che dovrebbero avere un comportamento simile a quello presunto del ^234mPa. Invece, non si nota gran che.

Ovviamente nel caso del ²³²Th parliamo di un decadimento di 1.4*10¹⁰ a. Le immagini mostrano una sovrapposizione di due spettri, uno con il background (verde) e l'altro del background + elettrodi Th (a puntini). I picchi dello spettro del Th dovrebbero spuntare sopra ai pichi dello spettro verde, assumendo un comportamento simile a quello del Pa, pero con le due misure presentate non si nota tale comportamento.

[cipndale]

...

[Marc75]

Ciao Cinpdale,
scusa ma non capisco cosa intendi: con una sorgente di torio (elettrodi toriati rossi, reticelle al torio, etc) vedi subito i picchi del Ac228, come dici anche tu del resto. Ad esempio 338.3 , 463 , 911.2 , 968.9 KeV.
Intendi forse che si dovrebbe vedere un variazione negli anni del Ac228? Un po' come succede per Pa234, sia il Ra-228 che Ac-228 sono i primi figli del Th232 e quindi entrano in equilibrio abbastanza presto anche perchè decadono velocemente. Inoltre la serie del Th232 è molto, molto più veloce di quella del U238: una volta che Th232 decade nel giro di poco tempo hai tutta la famiglia di figli fino alla fine anche se il torio era stato raffinato. E' vero che il Th232 è 10 volte più lento del U238 ma una volta decaduto, la serie è molto veloce. Con l'U238 impoverito (quindi pulito da figli e con ridotto U235) invece la catena rallenta in maniera significativa proprio dopo il Pa234 (Pa234>U234). Quindi penso che partendo da un pezzo puro di U238 e uno di Th232, dopo qualche anno nel Th232 dovresti vedere tutti i figli mentre nel U238 ti blocchi alla produzione del U234 dal Pa234.
Penso che la differenza stia qui ed è quello che evidenziano gli spettri: nel Th232 vedi tutto, dal Ac228 al Tallio mentre nell'uranio impoverito ti fermi al Pa234.
Ha senso?

buona serata
Marco

[cipndale]

Esatto. Mi aspettavo di vedere una cosa simile al comportamento della copia 238U-234Pa nel caso della copia 232Th-228Ac. Quindi, nel caso presentato da te ci stano quei due picchi, che sembrano collegati a Pa. Ho controllato se ci stano picchi del 228Ac (338, 911, 968 kev) nel caso dei elettrodi di Th, pero non è chiaro con la misura presentata. Anche se nel caso del 911 c'è una sorta di pico, non so se è significativo dal punto di vista statistico. Forse devo riprendere quando avrò una fornitura stabile di azoto liquido... Misurare con HpGe diventa subito proibitivo dal punto di vista economico.
Ecco anche la misura con il background rimoso.

[Marc75]

Ciao!
Grazie per la risposta e per il grafico dell'attività del Th232 (non lo avevo , va sempre bene aggiungere )
Ho un bello spettro del Th232 da reticelle al torio e forse anche da elettrodi toriati, ma non ricordo se ho tenuto anche il secondo. Dovrei avere qualcosa anche da Th232 metallico. Appena posso lo posto, mattinata intensa al lavoro.
Una possibile spiegazione sul tuo spettro potrebbe stare nel fatto che gli elettrodi sono molto deboli come emissione (prova delle reticelle da campeggio al torio, molto più "calde", i picchi si vedranno meglio ) e se non metti tutto in un pozzetto i picchi più deboli vengono sovrastati dal background.
Posto appena possibili lo spettro del Th232

[cipndale]

Certo, sono "deboli" come conseguenza della bassa concentrazione (2%). Pero è già tanto portarli in giro. Ormai è diventato un incubo a lavorare con materiali radioattivi, pur naturali. Io lavoro di professione con minerali, pero con altre tecniche (SEM, IR ecc.). Una volta che ho pronunciato il nome radioattivo ho scatenato l'inferno nel lab mio, con storie da parte del responsabile di sicurezza del comprensorio che devo aggiornare tutto il lab per schermare muri, finestre, tutte ecc. Prova a spiegare a un responsabile di sicurezza (tecnocrate) che il tuo materiale è lievemente radioattivo. Pur spiegandoli che le mura del comprensorio sono più radioattivi dei vari materiali che ho gestito (escusso alcuni ovviamente ) preferisco a evitare a fare misure di questo tipo prima di poter dimostrare che tutto viene fatto in "sicurezza". E, "tutto in sicurezza" significa una spesa di almeno 100k Euro.

[Marc75]

Ciao, sì ti capisco.... conosco molto bene le normative della sicurezza e cosa ciò comporta in azienda
quindi ti capisco perfettamente.
se puoi portare solo gli elettrodi toriati ti consiglio di fare la misura all'interno del pozzetto, per ridurre il background. Non sono un esperto di spettri da HpGE ma direi che qui hai un'altissima influenza dal background che ti nasconde i picchi significativi.
Condivido il mio spettro del Th232 e sempre sonda 2x2" Csi(Ti) da 0 a 4000KeV
Questo spettro è a lunga esposizione e ottenuto da alcune reticelle al torio messe assieme per avere alti conteggi. Tutto all'interno del pozzetto quindi background assente.
Con gli elettrodi alcuni di questi picchi sono poco visibili ma dovrebbero essere tranquillamente raggiungibili vista l'enorme risoluzione del tuo HpGE a patto penso di schermare il tutto nel pozzetto.

Ho tre tipi di sorgenti pure al torio, mi hai dato l'idea di provare a fare uno spettro a tutti e tre e vedere se ci sono differenze. In teoria no ma fare una prova non guasta

Th232_Csi.jpg