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Misura delle Polveri e contatore Geiger


Cenni sulla misura delle polveri

Il materiale particolato totale sospeso (PTS) viene determinato attraverso la filtrazione dell'aria con conseguente raccolta del particolato in sospensione fino ad un diametro aerodinamico dell'ordine dei 20 - 10 mm.
La concentrazione finale del materiale particolato viene ottenuta o attraverso pesatura del filtro e rapporto al volume di gas aspirato (metodo gravimetrico) o tramite assorbimento di radiazione beta (metodo automatico) che è in grado direttamente di rilasciare un dato di concentrazione.
Nel metodo gravimetrico viene usato un filtro a porosità compresa tra 0.4 e 0.8 mm posto su un supporto metallico resistente alla corrosione. Per l'aspirazione dei campioni d'aria vengono utilizzate pompe volumetriche azionate da motori elettrici in grado di funzionare in modo continuo e con un flusso di campionamento costante.
Il filtro viene pesato prima e dopo il campionamento e la quantità che ne deriva viene rapportata al volume di aria campionata e normalizzata a 25 °C ed 1 atm.
Gli analizzatori automatici sono costituiti da un nastro di prelievo che può essere del tipo a carta continua o a catena di supporti metallici di porta filtri.
L'aria da analizzare viene aspirata attraverso il sistema filtrante in modo da trattenere le polveri sul nastro filtrante o su uno dei filtri sequenziali montati sulla catena di sopporto.
All'inizio di ogni ciclo e al termine dello stesso il rivelatore determinerà l'assorbimento dei raggi beta emessi dalla sorgente da parte della polvere depositata sul filtro, essendo questa proporzionale al quantitativo di polvere presente ed in funzione del volume di aria filtrata l'analizzatore rilascerà il valore di concentrazione.
Lo Swam 5A è un tipico analizzatore per la misura di massa del materiale particellare aerodisperso che si avvale di un sistema di campionamento automatico. Il campionamento è sequenziale su membrane filtranti. La misura di massa si effettua attraverso il metodo dell’attenuazione di radiazioni ß.

Radioattività e contatore Geiger

La radioattività è una proprietà dei nuclei atomici instabili e consiste nella disintegrazione del nucleo emettendo radiazioni. Lo strumento più popolare per la misura della radio-attività è il contatore Geiger.
L'attività di una sorgente radioattiva si esprime infatti, nel Sistema Internazionale, in becquerel (Bq), unità di misura definita come numero di decadimenti per secondo, quindi omogenea alla frequenza, che si esprime in Hz.
Una seconda unità di misura di attività che è stata molto usata, ma ora dichiarata fuori norma dalla Comunità Europea su indicazione del Bureau Internazionale di Pesi e Misure (IBPM) , è il curie (Ci): il fattore di conversione tra le due unità è 1 Ci = 3.7?1010 Bq. Il contatore Geiger misura il numero di eventi ionizzanti entro il volume di una camera (sensore) di cui lo strumento è dotato e non l'energia delle particelle o la quantità di carica da esse prodotta.
Bisogna però distinguere tra la frazione di attività rivelata dal sensore e l'attività totale emessa dalla sorgente: ad esempio, per una sorgente di piccole dimensioni (puntiforme), il sensore intercetta solo una piccola frazione delle particelle emesse, pari al rapporto ?/4?, ove ? è l'angolo solido sotteso alla sorgente dal sensore (tale rapporto è anche detto fattore geometrico di efficienza EG, o accettanza ). In altri termini si può dire che il contatore Geiger misura l'intensità del flusso di radiazione prodotto dalla sorgente. Si deve tenere presente inoltre che non tutte le particelle emesse entro l'angolo ? producono ionizzazione: alcune non raggiungono il sensore perchè fermate dall'aria o dalle pareti del tubo di Geiger, altre attraversano il sensore senza interagire con il gas. Più precisamente si deve dire allora che la misura fornita da un particolare sensore è proporzionale all'intensità del flusso di radiazione, e la costante di proporzionalità è detta efficienza intrinseca EI di quel sensore.
La sensibilità di un contatore Geiger-Müller è quindi determinata dal prodotto EG?EI: il primo fattore è proporzionale al volume del sensore, mentre il secondo dipende essenzialmente dalla trasparenza delle pareti del sensore (tubi a pareti spesse non "sentono" le particelle alfa o le beta di bassa energia).
Il contatore Geiger è uno dei più efficienti rivelatori di particelle. Consiste essenzialmente in un tubo pieno di gas a bassa pressione, al cui interno viene mantenuto un intenso campo elettrico: tale elemento funziona dunque da camera di ionizzazione. Quando le particelle provenienti da un'eventuale sorgente radioattiva entrano nel tubo, collidono con gli atomi del gas, ionizzandoli. Gli elettroni liberi così prodotti fluiscono al centro del tubo per effetto del campo e producono un impulso elettrico che viene amplificato e conteggiato elettronicamente.
Questo metodo consiste nel misurare l'attenuazione di particelle ß prodotte da una sorgente radioattiva (generalmente 14C o 147Pm) da parte del campione su cui è depositato il particolato. La misura è relativa, vale a dire che viene valutata la differenza tra l'attenuazione del fascio ß attraverso il filtro bianco e successivamente quella determinata dal particolato atmosferico raccolto sul filtro campionato.

Unità di misura:

• 1 gray (Gy) = 1 joule di energia assorbita da 1 kg di materiale esposto(1Gy=100 rad).

• 1 röntgen (R) = quantità di radiazione che produce una unità di carica elettrica e.s.u. di ionizzazione in 1 cm3di aria secca alla pressione e temperatura standard (P=100kPa e T=273 K). Unità di misura di esposizione fuori norma dal 31/12/1985 e sostituita nel Sistema Internazionale dal coulomb/ chilogrammo (C/kg); il fattore di conversione vale : 1 C/kg = 3876 R.

• 1 sievert (Sv) è la dose assorbita che ha la stessa efficacia biologica di quella prodotta da una quantità di raggi X che depositano 1J in 1 kg di sostanza irradiata. (1 Sv = 100 rem, ove rem sta per röntgen equivalent man).

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