TAMANHO DO COLIMADOR E ESPESSURA DA AMOSTRA EM MEDIDAS DO COEFICIENTE DE ATENUAÇÃO DE RAIOS GAMA DO SOLO

A técnica de atenuação de raios gama se baseia na interação da radiação com a matéria, abrangendo diversos objetivos, dentre eles, a determinação de parâmetros físicos do solo, tais como sua densidade, umidade e porosidade. O coeficiente de atenuação de massa pode ser definido como a probabilidade de interação por unidade de volume entre um meio material (absorvedor) e o fóton a uma dada energia. Uma medida precisa desse coeficiente é importante para determinações representativas de parâmetros físicos do solo. Normalmente, em determinações destes parâmetros, mede-se o coeficiente de atenuação do meio que fica considerado como constante, mesmo para diferentes tamanhos de amostras ou geometria do sistema nuclear. No presente trabalho, procurou-se analisar a variação do com o aumento da espessura da amostra e também com o tamanho do colimador para um meio poroso heterogêneo como é o caso do solo. Foram usadas duas fontes de radiação gama emitindo fótons de diferentes energias, sendo elas 241Am (59,4 keV) e 137Cs (661,6 keV). Essas duas fontes são as mais comuns usadas para medidas de propriedades físicas do solo. As variações nas espessuras das amostras foram obtidas utilizando-se caixas de acrílico com tamanhos de 2 a 15 cm. Para a variação na espessura do feixe foram usados quatro colimadores circulares com diâmetros de 1 a 4 mm. Foram utilizados nesse estudo dois solos de diferentes texturas, sendo elas, franco-arenosa e argilo-siltosa. Os resultados obtidos mostram que, embora exista influência do tamanho do colimador e espessura da amostra nas medidas de essas são menores do que 5% (desvio relativo considerando cada valor de para cada espessura e o valor médio para todas as espessuras) para ambos os solos e fontes radioativas. Para a fonte de 241Am somente espessuras definidas de amostra (2-12 cm) podem ser usadas na medida do para o solo quando os colimadores menores (1 e 2 mm) estão sendo usados. Isso ocorre devido a problemas no levantamento do fotopico após determinada espessura de amostra para essa fonte radioativa. Na comparação dos valores experimentais de obtidos e valores teóricos gerados via XCOM foi observada uma boa concordância entre os dados experimentais e teóricos para a água (3,8% - 241Am e 6,3% - 137Cs de desvio relativo considerando o valor teórico como referência) o que representa um bom funcionamento do sistema nuclear. No entanto, o mesmo não foi observado para o solo devido ao levantamento da composição química desse meio poroso ter sido somente qualitativo. Porém, nesse trabalho foi verificado que, mesmo pequenas modificações no valor de com o tamanho do colimador e espessura da amostra, podem influenciar de maneira significativa medidas de propriedades físicas do solo como a sua densidade.The gamma-ray attenuation technique is based on the interaction of radiation with matter. In soil physics the technique is mainly used to determine the soil bulk density, porosity, and soil moisture. The mass attenuation coefficient ) is defined as the probability of interaction per unit of volume of a photon with a given energy with the matter. An accurate measurement of is important for evaluation of representative soil physical parameters. Usually,is considered constant during evaluations of soil physical properties, even for different sample sizes or nuclear system geometry. The main objective of this study was to analyze the effect of sample size and collimator diameter in evaluations of for a heterogeneous porous medium (soil). The radioactive sources of 241Am (59,4keV) and 137Cs (661,6 keV) were used. These sources are chosen because they are the most commonly used for soil physical properties measurements. Sample thickness and solid angle variations were obtained using acrylic boxes with sizes from 2 to 15 cm and four circular collimators (1-4 mm). Two different soil textures (sandy-loam and silty-clay) were also used, besides the different sample sizes and collimator diameters. The results obtained show that the influence of collimator size and sample thickness in the variations of is less than 5% (relative deviation considering each value for each thickness and the average value calculated for all thicknesses) for both soils and radioactive sources. However, for the 241Am only specific sample thicknesses (2-12 cm) can be used when collimators with small diameters (1 and 2 mm) are used. This occurs due to problems in the photopeak evaluation after determined soil thickness. In order to compare the obtained experimental results of with theoretical ones, theoretical values were generated via XCOM for water and soils. A good agreement was found for water (3,8% - 241Am and 6,3% - 137Cs, relative deviation considering the theoretical value as reference), which represents a good gamma-ray system operation. However, for the soil samples the same was not observed. A possible explanation for this result is the qualitative soil chemical composition evaluation used to generate the via XCOM. To conclude, the results of this work show that even small changes in the value with the collimator size and sample thickness can cause important changes in measurements of soil physical properties such its bulk density