Uso de Tomografia de Múons Na Determinação De
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7/25/2019 Uso de Tomografia de Mons Na Determinao De
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USO DE TOMOGRAFIA DE MONSNA DETERMINAO DE MATERIAIS
E ESTRUTURAS OCULTASVITOR PRESTES LUZIO
LABORATRIO DE FSICANUCLEAR E SUBNUCLEAR
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SUMRIO
Gerao de mons atmosfricos
Interao de mons com a matria
Tomografia de mons
Busca por cmaras ocultas em pirmides (L. W. Alvarez, et al., 1970)
Uso de mons na determinao de estruturas geofsicas (K. Nagamine,et al., 1995)
Identificao de materiais por tomografia de mons
Referncias
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GERAO DE MONS ATMOSFRICOS
Interaes hadrnicasresultam na gerao de pons.
Pons decaem em mons(99,99%) [1]
+ +
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GERAO DE MONS ATMOSFRICOS
Energia mdia ao nvel do mar 4 GeV
Distribuio angular proporcional a cos
() Para E >
e < 70
[1]:
0.14 .
1
1
1.1115
0.054
1
1.1850
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GERAO DE MONS ATMOSFRICOS
= 0
= 75
K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C38, 090001 (2014).
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INTERAO DE MONS COM A MATRIA
Atenuao:
Taxa mdia de perda de energia em altas energias [1]:
=
Sendo a(E) a perda de energia por ionizao dada pelaequao de Bethe-Bloch e b(E) a soma de produo de pares,bremsstrahlung e contribuies fotonucleares.
=
=
1
1
2ln
2
2
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INTERAO DE MONS COM A MATRIA
Espalhamento mltiplo Coulombiano:
Pela teoria de Molire, aproximadamente Gaussiano para
pequenas deflexes [1], com mdia zero e = :
=
1
2
Com
=13.6
1 0.038 ln
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TOMOGRAFIA DE MONS
Porque usar mons?
Anlise com raios X no efetiva para grandes espessuras
de matria Mons so altamente penetrantes
Partculas de raios csmicos mais numerosas ao nvel domar (~10000 )
Pode-se medir intensidades e direes
No fornecem riscos de radiao sade
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TOMOGRAFIA DE MONS
Absoro de mons
Medindo as trajetrias possvel criarimagens de transmisso focada qualquer
distncia do detector
A razo entre uma imagem de fundo e uma
com o objeto fornece a imagem detransmisso
Tcnica utilizada para medir grandes objetos,
como montanhas, vulces e pirmides
A. Rigoni, S. Vanini, CMTp, INFN
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TOMOGRAFIA DE MONS
Espalhamento de mons
Espalhamento proporcional aocomprimento de radiao do material (1/Z),
espessura X e inversamente proporcional aomomento do mon.
Eficaz na deteco de materiais radioativosem cargas
Monitoramento no intrusivo de materiais
densos e ncleos de reatores nucleares
A. Rigoni, S. Vanini, CMTp, INFN
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Espalhamento de mons
Espalhamento proporcional aocomprimento de radiao do material (1/Z),
espessura X e inversamente proporcional aomomento do mon.
Eficaz na deteco de materiais radioativosem cargas
Monitoramento no intrusivo de materiais
densos e ncleos de reatores nucleares
TOMOGRAFIA DE MONS
P. Checcia, et al. Meeting on Tomography, 2009
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Proposta de Luiz Walter Alvarezde utilizar mons de radiaocsmica para buscar cmarasocultas nas pirmides de Giz, no
Egito [2].
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Pirmide de QuefrenPirmide de Queops
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Aparato consistia em cmaras defascas, para medir a direo dosmons, cintiladores e bloco de
ferro para selecionar apenas osmons mais penetrantes
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
a) Simulao no corrigidab) Medidas corrigidas para a
aceitncia do aparatoc) Correo dos dados eliminando
a estrutura da pirmide
d) Simuao com cmara oculta
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Deteco da Cmara do Rei
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Deteco da casca de calcrio no topoda pirmide de Quefren
Concluso: No foram encontradascmaras ocultas com o experimentorealizado
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BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES
(L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)
Hiptese de Alvarez: A extino em massa dos dinossauros pode ter sidocausada pelo impacto de um grande asteroide na Terra
Nobel de fsica em 1968
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)
Determinao da estrutura do Monte Tsubura, Japo [3]
Utilizao de cintiladores e PMTs para medir a intensidade de monsprovenientes de diferentes ngulos zenitais
Trabalho que desencadeou outros trabalhos em tomografia de vulces
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)
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USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(C. CRLOGANU, ET AL, 2012)
Mt. Puy de Dme
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
Medidas desvio dos mons devido ao espalhamento mltiploCoulombiano [5][6][7].
Desvio gaussiano e depende da densidade dos materiais analisados.
Arranjo possvel com cmarasde arrasto
Necessidade de grande reade deteco e boa resoluo
angular
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
Medidas desvio dos mons devido ao espalhamento mltiploCoulombiano [5][6][7][8][9].
Desvio gaussiano e depende da densidade dos materiais analisados.
Arranjo possvel com cmarasde arrasto
Necessidade de grande reade deteco e boa resoluo
angular
P. Checcia et al. (2009)
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
P. Checcia et al. (2009)
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
P. Checcia et al. (2009)
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
Aplicaes industriais
J. M. Durham et al., (2015).
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
Aplicaes industriais
J. M. Durham et al., (2015).
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IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS
Segurana nuclear
K. N. Borozdin et al., Phys. Rev. Lett. 109(15), (2012).
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REFERNCIAS
[1] K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C38, 090001 (2014).
[2] L. W. Alvarez, J. A. Anderson, F. Elbedwe, J. Burkhard, A. Fakhry, A. Girgis, A.Goneid, F. Hassan, D. Iverson, G. Lynch, Z. Miligy, A. H. Moussa, Mohammed-Sharkawi,and L. Yazolino, Science 167, 832 (1970).
[3] K. Nagamine, M. Iwasaki, K. Shimomura, and K. Ishida, Nucl. Instrum. Methods
Phys. Res., Sect. A 356, 585 (1995).
[4] C. Crloganu, et al, Towards a muon radiography of the Puy de Dme. 2012; Page(s)765-780.
[5] K. N. Borozdin, G. E. Hogan, C. Morris, W. C. Priedhorsky, A. Saunders, L. J. Schultz,M. E. Teasdale, Nature (London) 422, 277 (2003).
[6] P. Checcia et al., Meeting on tomography, Milano. 2009.[7] J. M. Durham, E. Guardincerri, C. L. Morris, J. Bacon, J. Fabritius, S. Fellows, D.Poulson, K. Plaud-Ramos, J. Renshaw, AIP Advances5, 067111 (2015).
[8] C. L. Morris et al., AIP Advances 2, 042128 (2012); doi: 10.1063/1.4766179.
[9] K. N. Borozdin et al., Phys. Rev. Lett. 109(15), (2012).
