Uso de microcontrolador na construção de espectrômetro gama com sensor de Nal (TI), com ênfase em analisador multicanal, para aplicação em geofísica nuclear e ambiental

Abstract

RESUMO. Este trabalho de instrumentação em Geofísica Nuclear teve como objetivo principal, o desenvolvimento de um protótipo de espectrômetro gama com analisador multicanal, desde o amplificador espectroscópico até seu firmware. O coração da parte digital foi um microcontrolador de 8 bits ATMEL (AT89S8252). Todos os circuitos foram feitos e montados no Laboratório de Instrumentação em Geofísica Nuclear (LIGA). O software do microcontrolador foi completamente desenvolvido em linguagem ANSI-C usando o compilador Small Device C Compiler (SDCC) versão 2.4.8 queé um programa distribuído sob licença tipo General Public License (GPL). Inicialmente, o microcontrolador foi usado para substituir todos os circuitos digitais de um clássico espectrômetro gama diferencial SCINTREX GAD-6. Tempos de medidas da ordem de dois dias tornaram-se possíveis e ele podia operar em ambiente não climatizado. Após esta fase, iniciou-se o desenvolvimento de um analisador multicanal (MCA) operando no modo analisador de altura de pulsos (PHA) com capacidade para 4096 canais, para uso em muitos tipos de detecção nuclear. Além disso, foi desenvolvido um sistema controle automático de ganho, para a estabilização do foto-pico através uma fonte radioativa de 133 Ba. Os trabalhos iniciaram-se com a construção de um amplificador de ganho controlado (AGC). Este circuito de ganho controladoé muito importante no caso de sensores cintilométricos de Nal(TI), devido a sensibilidade da válvula foto-multiplicadora (PMT)à temperatura e ao envelhecimento de alguns circuitos eletrônicos do Laboratório de Geofísica Nuclear Aplicada (LGNA), onde o protótipo opera. Duas fontes de alimentação tipo no-break (uma de baixa tensão para alimentação geral e outra de alta tensão para a PMT), usando a técnica de chaveamento por modulação de largura de pulso (PWM) foram desenvolvidas para que todo o sistema pudesse ser alimentado com baterias de 12 Volts e, se tornasse livre de quedas da rede elétrica. A calibração em energia usando fontes padrão 137 Cs e 60 Co mostrou que o espectrômetro desenvolvido tem boa linearidade e baixa deriva térmica, mesmo operando na ausência de ar condicionado. Medidas de concentrações de K, U e Th foram feitas em amostras de vegetais e solo, etc.ABSTRACT. In this work of nuclear geophysical instrumentation the main purpose was the development of a gamma-ray spectrometer prototype with multi channel analyzer, since the spectroscopic amplifier until your firmware. The heart of the digital part was an ATMEL 8 bits microcontroller (AT89S8252). All circuits were made and assembled in the Laboratory of Applied Geophysical Instrumentation (LIGA) of IAG-USP. A microcontroller software was completely developed in C ANSI language using the Small Device C Compiler version 2.4.8, that is a free software distributed under General Public License (GPL). At first, microcontroller was used to change all digital circuit of one classic SCINTREX GAD-6 differential gamma-ray spectrometer. Measurement times with order of 2 days became possible, and it could work i...

Desenvolvimento de um espectrômetro nuclear digital de radiação gama.

“…• Captura Eletrônica: O núcleo absorve um elétron da camada mais interna, com a conseqüente transformação de um próton num nêutron [3].…”

“…Todo o conjunto é formado pelo cristal detector, válvula foto-multiplicadora e préamplificador. Esses elementos ficam dentro de um cilindro de ferro com invólucro cilíndrico de Hg bidestilado para redução da interferência ambiental externa [3]. As amostras radioativas foram colocadas a 5 cm do cristal.…”