Medición del espectro continuo de la radiación x de alta energía emitida por un Plasma Focus, dosimetría y aplicaciones

• Autores: Raspa, Verónica Diana
• Año de publicación: 2009
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Moreno, César Hugo
• Materia: PLASMA FOCUS; RAYOS X DE ALTA ENERGIA; RECONSTRUCCION ESPECTRAL; PLASMA FOCUS; HARD X-RAYS; SPECTRUM ANALYSIS; X-RAYS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En la presente tesis se ha estudiado un Plasma Focus de 4.7 kJ, como fuente pulsada de rayos x de alta energía y explorado sus aplicaciones en cuanto a la obtención de radiografías no convencionales. Se formuló e implementó experimentalmente un método de análisis espectral basado en la atenuación diferencial de la radiación de interés en muestras metálicas, y en el análisis densitométrico de sus radiograf ías. Como filtros se emplearon muestras de cobre, níquel, titanio y plata con espesores comprendidos entre 0.1 y 10 mm. La radiación x fue detectada empleando un sistema de película-pantalla de uso habitual en radiografía general. Los resultados muestran que las componentes más importantes del espectro se hallan comprendidas entre 40 y 150 keV. El método de análisis espectral propuesto es de sencilla aplicaci ón en otros laboratorios, no tiene costo excesivo y permite determinar el espectro x emitido en un único disparo del equipo a partir de radiografías con exposición autocalibrada. El efecto que tiene el uso de muestras de espesor finito en la medición, fue analizado mediante simulaciones realizadas usando el código MCNP, de la transmisión de fotones con energías en el rango de interés, en muestras como las empleadas. Se estudió también la reproducibilidad de las propiedades espectrales en condiciones en las que el equipo está en régimen de operación optimizada para la producción de rayos x. Los resultados demuestran que la emisión x empleada en las aplicaciones radiográficas de interés, tiene propiedades espectrales reproducibles respecto de los parámetros de operación del Plasma Focus. Se ha investigado experimentalmente el campo dosimétrico x de la fuente, empleando detectores TLD 700 (LiF:Mg,Ti). Los detectores fueron procesados empleando un equipo marca Harshaw modelo QS3500. Se obtuvo que a 53 cm de la fuente y sobre el eje de simetría de los electrodos, la dosis es de (53 +/- 3)muGy y que resulta uniforme para ángulos menores a 6 medidos respecto de dicho eje. Adicionalmente se presentan resultados de la dependencia de la dosis con la posición angular respecto del eje de simetría de los electrodos. Se exploraron distancias fuente-detector comprendidas entre 50 y 100 cm, y posiciones angulares de +/- 70º . Finalmente, se presenta una muestra de los resultados que pueden lograrse empleando un Plasma Focus como fuente de radiación pulsada para obtener radiografías de objetos metálicos, incluso cuando estos están ocultos detrás de paredes también metálicas.
A 4.7 kJ Plasma Focus was considered as a pulsed hard x ray source and then was applied to non conventional radiographies A radiographic method is proposed and then applied to infer the continuum part of the hard x-ray spectrum from differential absorption measurements on metals. Copper, nickel, titanium and silver samples with thicknesses spanning between 0.1 and 10 mm were employed as filters. The x-ray radiation was detected using a standard radiographic screen-film system. The results show the presence of a dominant peak around 75 keV with significant spectral components in the range of 40 to 150 keV. The method is easy to follow, inexpensive, and allows for calibrated, single shot, spectral measurements. MCNP numerical simulations of the photon transmission through the considered samples, were used to evaluate the effect of using thick samples to meassure the spectrum. Such analysis allows to refine both: the desingn of the samples thickenesses and materials, and the infered spectrum. Reproducibility of the spectral properties of the investigated hard x-ray emission with the device operation parameters, was observed. Dosimetric measurements of the hard x-ray radiation were carried out with a set of thermoluminescent detectors TLD 700 (LiF:Mg,Ti). The detectors were processed with a Harshaw QS3500 device. A dose of (53 +/- 3) muGy was measured on the electrodes axis placing the detectors ata 53 cm from the source. Uniform dose was registered for angles lower than 6 mesured from the electrodes axis. We also present results of the dose dependence with the angular position relative to the symmetry axis of the electrodes. The source-detector distance was changed in the range from 50 to 100 cm, and the angular positions were explored between +/- 70º relative to the symmetry axis of the electrodes. Finally, the device was used as a pulsed hard x-ray source for fast radiography of metallic pieces even through several millimeter thick metallic walls.
Fil: Raspa, Verónica Diana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.