Spettro U238 impoverito - alcuni dubbi

[Marc75]

Buongiorno Forum,
scrivo questo post perché sono un appassionato da oramai 30 anni ma da poco mi sto affacciando al mondo della spettrometria gamma quindi vorrei condividere con voi alcuni dubbi per sfruttare la maggiore esperienza di alcuni di voi.
Dato che mettersi a misurare i minerali radioattivi della mia collezione è ancora complesso visto l’accavallarsi di moltissimi radioisotopi, ho preferito iniziare ad analizzare singoli elementi e dopo il CS137, Co60, K40 e TH232 (che uso anche per calibrazione), sono passato ad un pezzo di uranio impoverito.
Trovate qui sotto uno spettro ottenuto con sonda 2” CsI e spettrometro della Gamma Spectacular, software PRA e tempo di misurazione pari a circa un giorno (22 milioni di conteggi) per ottenere un bello spettro “morbido”
Quello che mi aspetto è l’Uranio U238 con solo i primi figli e una piccola percentuale di U235 e primi figli (U235 in % minore di quella che si troverebbe con uranio naturale, essendo questo impoverito).
Ho dei dubbi su un paio di picchi quindi vorrei condividere con voi i risultati. Ho utilizzato anche Interspec per aiutarmi ad identificare.
Materiale inserito in pozzetto autocostruito con Pb (6cm),Cu(8mm),Al(2mm), Plastica(1mm)

Picchi:
A = qui ho un dubbio in quanto il picco cade a metà tra due possibili emissioni principali, una di U238 e una di U235 come si può vedere dall’immagine Interspec low energy. Sono tutte e due “probabili”, la prima, per U238, Pa234m>U234 a 43.5 KeV mentre la seconda, per U235, Th231>Pa231 a 25.65KeV . E’ ovvio che qui avrei dovuto calibrare meglio la sonda utilizzando la riga a 32kev del Cs137 e forse il picco sarebbe caduto più preciso. Ma tant’è… Secondo voi di cosa si tratta?? Il picco è a 32.33 KeV ma probabilmente mal calibrato

B = Th234>Pa234m a 63.29 KeV ( serie U238)

C = U238>Th234 a 92.38 e 92.8 KeV (serie U238)

D = qui non so ! Interspec mi dice che come posizione dovrebbe esserci il U235>Th231 e Th234>Pa234m ma sono davvero insignificanti come probabilità mentre qui il picco è alto. Il picco è a 107-108 KeV. Anche con minerali di uranio o sorgenti varie, ho sempre questo picco ma non riesco ad identificarlo.

E = picchi a 143 e 163 KeV del U235 (nel vetro all’uranio avendo più U235 si vedono distinti e evidenti, quindi sono “deboli”)

F = U235>Th231 a 185.71 KeV (serie U235)

G = si vede una leggera “gobba” intorno a 255 KeV. Che sia Pa234m>U234 a 258.26 KeV( serie U238) ??

H = corretto dire che è il Pa234m>U234 a 766.37 KeV (serie U238)?

I = corretto dire che è il Pa234m>U234 a 1000.99 KeV (serie U238)?

Grazie in anticipo
Marco

U238.jpg

U238_interspec.jpg

U238_interspec_lowenergy.jpg

[max56fe]

per me è il picco dello speck che stavi mangiando mentre misuravi ...........................

[Marc75]

per me è il picco dello speck che stavi mangiando mentre misuravi ...........................

Se non ti conoscessi bene Max ti manderei a quel paese.
E comunque casomai crudo di San Daniele !!

[Marc75]

Se di interesse per qualcuno ecco le risposte che abbiamo trovato alle mie domande qui sopra, nel forum della Gamma Spectacular
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[cipndale]

Ma... hai schermato tutto? A me sembra strano che vedi un pico dovuto a Pa... Puoi descrivere questo uranio impoverito?
Come hai fatto la calibrazione per energia?

[cipndale]

Adesso solo questi file. Dopo ... un pensierino.

Spetro in basso (verde) rappresenta ²²⁶Ra, mentre quello in alto (puntini) è un uraninite.

[cipndale]

Qui, ho segnato i due pichi (H & I).

[Marc75]

Ciao Cipndale,
intanto GRAZIE per la risposta, è sempre bello poterne parlare e poter confrontare i risultati. Anche perchè , per quanto mi riguarda, ho solo da imparare da tutti voi.

alcune info per risponderti:
- la misurazione è stata fatta all'interno di un pozzetto autocostruito che porta il background a valori insignificanti ( 6cm di piombo, 8mm di rame, 2mm di alluminio, 1mm di plastica)
- il background (di pari tempo di integrazione), anche se insignificante (1%), può essere sottratto, il risultato non cambia. I picchi a 776 e 1001 NON sono presenti nel background.
- la sorgente sono 10gr di uranio impoverito allo stato metallico, inseriti in atmosfera di argon al 99.999% . Il campione è puro al 99.99% e certificato. ossidazione inesistente. Non si tratta quindi di uraninite o di minerale.
- la calibrazione è fatta su tutto lo spettro prima di procedere con la misura del campione. Uso un mix radioattivo fatto in casa . E' una combinazione di alcune reticelle di Th232 (per gentile concessione di Max), una sorgente Cs137 e una sorgente Co60. In questo modo con un'unica misura ho 10-15 picchi noti di calibrazione da 32 a 2614 keV. In mancanza di una sorgente di Eu ho risolto così
- i due picchi a 776 e 1001 KeV dovrebbero essere il Pa234m che è facilmente identificabile in sorgenti di questo tipo. Ho fatto qualche ricerca e sembrerebbe così ma uso sempre il condizionale perchè si può anche sbagliare

Ad esempio un link abbastanza interessante sui diversi tipi di uranio (impoverito, arricchito, per armi etc ) fa vedere uno spettro esattamente come il mio per l'uranio impoverito e identificano proprio il Pa234m in quei picchi. Quindi dovrebbe proprio essere lui. Ho trovato anche altra documentazione in merito ma questa è quella più veloce da leggere
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Riguardo gli altri picchi la documentazione dice che il picco a 33-34 keV (picco A) è dato da escape peaks mentre a 107-108 (picco D) è un mix di raggi X e basse emissioni da parte di U235. O almeno così sembra.


Rimango sempre affascinato dalla tua sonda HpGE. Un giorno mi dirai esattamente cosa usi.

grazie e buona Pasqua

Marco

[cipndale]

OK, grazie per i dettagli del campione.
Tornando agli spettri, si nota che a 768 keV il pico è presente sia nel minerale (UO₂) che nel solfato di ²²⁶Ra. L'ultimo non dovrebbe avere Pa in teoria, pero c'è un pico ben definito in entrambi casi, quindi c'è sicuramente un altro isotopo (da capire qual è) che si disintegra "rilassandosi" a 768 keV.
Per quanto riguarda il pico a 1001, quello è molto probabile dovuto a Pa, pero c'è anche nel caso del ²²⁶Ra, molto debole pero c'è.
Possiamo tirare qualche conclusione? A questo punto probabilmente no perché non conosco la purezza del mio campione di radio. L'unico dubbio che avevo nel caso della tua misura è che non vedevo niente a destra del picco "I". E molto utile far vedere range spettrali più ampi, tipo espandere il tuo plot oltre 1,4 MeV, dove risiede il pico del ⁴⁰K.
Visto che tutto che ho fatto vedere sopra è stato misurato senza schermatura, devo far vedere anche lo spettro del background nello stesso range spettrale. Per quanto riguarda i conteggi, a 768 keV (con il campione) ci stano ~ 900 conteggi, mentre a 767 keV (background) ci stano ~100 conteggi. I tempi di misura sono simili.

[Marc75]

Ciao Cipndale
Grazie per la risposta
L’immagine che ho postato era stata tagliata per mostrare la corrispondenza con Interspec.
Lo spettro originario dovrebbe arrivare fino a 3000KeV. Poi verifico e allego

Per quanto riguarda il tuo spettro del Radio, il picco dovrebbe essere il Bi-214 , derivato proprio come figlio dal radio (dopo Radon e Polonio). il proattinio probabilemnte essendo molto vicino come emissione viene “oscurato” dal Bi214 nei campioni come minerali o soldati di rame