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Tesi etd-09232010-121828
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Tipo di tesi Tesi di laurea specialistica
Autore DEL SERRA, DANIELE
URN etd-09232010-121828
Titolo Sviluppo di un sistema per la calibratura e la tracciatura di rivelatori CR-39
Settore scientifico disciplinare INGEGNERIA, FACOLTA'
Corso di studi INGEGNERIA NUCLEARE E DELLA SICUREZZA INDUSTRIALE
Commissione
Nome Commissario Qualifica
Francesco d'Errico relatore
Giorgio Curzio relatore
Erik Hulber relatore
Riccardo Ciolini relatore
Parole chiave
  • tracciamento
  • CR-39
  • calibratura
Data inizio appello 2010-10-11
Disponibilità mixed
Data di rilascio2050-10-11
Riassunto analitico
Il metodo Radosys è un sistema di misura della concentrazione del gas Radon utilizzante rivelatori a tracce CR-39 mediante lettura completamente automatica delle tracce dovute a particelle α. Il sistema dispone di un ampio range di rivelatori a seconda delle esigenze, di un'unità di attacco e di un microscopio automatico con unità di controllo esterno (PC).
Il radon è un gas radioattivo che provenendo dal sottosuolo tende a risalire in superficie e accumularsi in ambienti chiusi tali da raggiungere concentrazioni pericolose per la salute dell'uomo. I rischi derivanti dall'inalazione di tale gas hanno suscitato negli ultimi anni un interesse scientifico sempre più crescente e si sono sviluppati sistemi di misura e prevenzione per ridurre il rischio da radon.
La tecnica di misura passiva della concentrazione di radon in atmosfera maggiormente utilizzata è basata sui rivelatori a tracce nucleari a stato solido (SSNTD: solid state nuclear track detector) e il materiale più comune è il CR-39 per le sue buone proprietà di rivelazione. I maggiori problemi connessi all'impiego di tale rivelatore sono relativi ai processi di produzione e di lavorazione della piastrine CR-39 che influiscono sulla loro sensibilità alle radiazioni. É necessario quindi conoscere necessario per ogni lotto di produzione di piastrine CR-39 il rispettivo fattore di calibrazione, o sensibilità, che lega la densità di tracce nella piastrina alla concentrazione di radon in atmosfera. Attualmente alcune piastrine di ogni lotto di produzione vengono inviate per la calibrazione presso il Bfs (Bundesamt für Strahlenschutz) in Germania ed esposte in opportune camere d'irraggiamento contenenti un atmosfera di radon a concentrazione nota da cui è possibile ricavare il fattore di calibrazione.
Per evitare le spedizioni dei rivelatori presso tale centro, che comportano svantaggi sia dal punto di vista economico che temporale, abbiamo pensato di realizzare una slitta che utilizzi una sorgente puntiforme di 239Pu in modo tale da riprodurre le stesse condizioni d'irraggiamento che si hanno nella camera a radon. É possibile ricavare il fattore di calibrazione per ogni lotto di produzione delle piastrine conoscendo la relazione che lega la dose assorbita dai rivelatori con la slitta alla concentrazione di radon equivalente a cui dovrebbe essere esposto, per un certo tempo t, per ricevere la stessa dose.
Per la lettura automatica dei rivelatori CR-39 il microscopio a luce trasmessa Radosys effettua la messa a fuoco su 5 punti della piastrina, di cui 4 ai vertici e uno al centro e inizia il conteggio con un piano di messa a fuoco che coincide con la media di quelli trovati. Se non sono presenti tracce nei punti di messa a fuoco, ad esempio nel caso di basse densità di tracce, il microscopio inizia il conteggio in modalità “Fixed 3”. Con la seguente procedura il microscopio focalizza una cella, conta le tracce sulle altre quattro celle intorno e ripete la procedura fino al completamento dell'area attiva. Tale procedura è molto lenta perchè le celle da contare sono in numero elevato (144).
Per evitare questo tipo di funzionamento abbiamo cercato di realizzare alcune tracce sui punti d'interesse della piastrina. Le idee iniziali per riprodurre tali tracce sono state:
micropunzonatura mediante l'applicazione di un'opportuna pressione ad un punzone conico con dimensioni dell'ordine di 30 μm e con angolo al vertice di 30°;
applicazione di un forte campo elettrico tramite una punta di tungsteno avente estremità inferiore a 10 μm;
tecnica laser.
La tecnica di punzonatura è realizzata in collaborazione con la “Technical University of Denmark Mechanical Engineering” mentre noi ci siamo occupati dello studio degli effetti di intensi campi elettrici sui rivelatori CR-39. In particolare abbiamo visto che utilizzando punte di tungsteno con estremità inferiori di 10 μm e applicando tensione di 30 V si creano delle tracce latenti simili a quelle prodotte dal passaggio delle particelle α e che, con il successivo attacco chimico, produrranno tracce con caratteristiche (dimensioni, contrasto, conicità) analoghe alle originali dovute alle particelle α stesse. In questo modo il microscopio ha sempre delle tracce di riferimento su tutte le piastrine per una corretta messa a fuoco anche a basse densità di tracce.
Ogni serie di piastrine sono caratterizzate da proprie velocità di attacco chimico e quindi le caratteristiche delle tracce finali, che dipendono principalmente da questi fattori, saranno diverse. Mentre nel primo caso la traccia prodotta dipende dal punzone utilizzato, nel secondo caso dipende dall'attacco chimico per cui per ogni serie di piastrine è possibile riprodurre fedelmente le tracce.
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