Caracterización en tiempo y energía de la respuesta del suelo a rayos gamma

Abstract

Ya que la sección eficaz de los principales procesos de interacción de la radiación gamma con la materia dependen del número atómico de los elementos del blanco, a través del estudio de las intensidades y las energias de los fotones transmitidos y retrodispersados por capas de suelo de diferentes grosores, podemos caracterizar la interacción de la radiación con los materiales de la muestra. El presente trabajo muestra los resultados de este proceso de caracterización para dos tipos de suelo: Arena y tierra negra a diferentes humedades. El montaje experimental usa una fuente de Na-22 y dos detectores de radiación (Ge y centelleador plástico) contectados en coincidencias temporales. El coeficiente de atenuación de las muestras y su densidad se determinan usando los espectros de transmisión. Un estudio espectroscópico de estos datos nos permite caracterizar la interacción de la radiación con las muestras y discutir los efectos de la compactación del suelo en el espectro. De los espectros de retrodispersión, se encuentra un valor medio para la profundidad máxima de aplicabilidad de métodos que usan tanto fotones dispersados una vez como fotones que sufren múltiples dispersiones en el suelo. Un análisis espectroscópico permite estudiar la dependencia de la intensidad en cada región del espectro como función de varios parámetros del suelo. /Abstract Since the cross section of the main interaction processes of gamma radiation with matter depends on the atomic number of the elements on the target, by studying the intensity and the energies of the transmitted and the backscattered photons in a soil sample of a given thickness, we should be able to characterize the interaction of radiation with materials on the sample. The present work shows the results of this characterization process for two types of soil, sand and farming soil at different water contents. The experimental set-up uses a Na-22 source, and two gamma detectors (Ge and a plastic detector) connected in fast time-coincidences. The attenuation coefficient of the samples as well as their density is determined using the transmission spectra. A spectroscopic analysis of these spectra allows us to characterize the interaction of radiation with soil samples. We find that humidity modifies the intensity collected in each energy region. The effects of soil compaction in the spectrum shape are discussed. From backscattering spectra, we find an average maximum depth of applicability of methods based on single scattering as well as in multiple scattering. A spectroscopic analysis is also performed to study the dependence of the intensity of each energy region on several soil parameters.