Programa de Iniciação TecnológicaOrientador : Alexandre Soares LealOrientando : Frederico Vinícius de Souza Leite
Aplicações da técnica PGNAAFrederico Vinícius de Souza Leite
MotivaçãoLonge de representar uma pesquisa exaustiva sobre oassunto, esse trabalho tem a intenção apenas deexemplificar al...
Introdução• Apesar de ser uma técnica relativamente nova, diversas  variações da análise por ativação neutrônica vem sendo...
Base teórica• A técnica é baseada em reações nucleares.• Quando um nêutron colide com o núcleo de certo  isótopo, este núc...
• Os raios gama emitidos no processo possuem espectro  de energia característico para cada elemento• Esse espectro pode se...
Aplicações - exemplos
Detecção de agentes químicos e   explosivos em armamento militar• Armamentos antigos, armazenados, abandonados ou  não det...
• Bombas e projéteis não detonados são envoltos por aço• É preciso sondar o interior de maneira não intrusiva –  grande ri...
• PGNAA é usada para vasculhar o interior de armamentos.  • Usa-se um detector de germânio de alta pureza para    poder se...
• Técnica não detalha as ligações químicas, mas descreve a     concentração da composição elementar, o que já o suficiente...
Análise da composição elementar do            corpo humano• Quantificar a concentração de certos elementos no corpo  human...
• Baseando-se em padrões definidos empiricamente para  normalidade, pode-se detectar alterações significativas  para o dia...
• Análise do espectro obtido pela PGNAA provê a  concentração dos principais elementos no corpo humano  Espectro obtido da...
• Medição da quantidade total de nitrogênio possibilita  estimar   massa     muscular,      importante     no  acompanhame...
• Estimativa da concentração elementar pode auxiliar na  determinação do melhor tratamento de diversas doenças            ...
Caracterização química de material             extraterrestre• Missões espaciais• Quando se tem amostras muito pequenas tr...
• Não se conhece a priori a composição do material• Precisa-se de método analítico com sensibilidade para a  maior quantid...
• PGNAA cumpre todos os requisitos• Sensibilidade para os elementos de interesse• Faz a análise sem destruir ou alterar a ...
Análise de objetos de valor               arqueológico• Situação similar a do material extraterrestre• Material escasso, d...
• PGNAA usa nêutrons de baixa energia, que não danificam  a amostra• A amostra não tem q ser preparada, pode ser  posicion...
• Uma dificuldade: PGNAA não consegue diferenciar o que  é do objeto, e o que está nele devido ao envelhecimento,  corrosã...
Detecção de metais pesados        misturados ao lixo comum• Determinar o processo correto para processamento do  lixo• No ...
• Não apenas ocorre a poluição do ambiente, como  atrapalha o próprio processo de processamento do lixo• Os gases emitidos...
• Usa-se PGNAA como uma técnica bastante confiável, que  automatiza o processo de busca pelos materiais tóxicos• Ao contrá...
• Análise garante que o lixo perigoso seja descartado da  maneira correta- maior segurança                                ...
Aplicações industriais• Indústria de petroquímicos, extração e processamento de  minerais, tratamento da água, indústria f...
Exemplo - mineração• Aumenta a vida útil da mina pela otimização dos seus  recursos• Poupa tempo e dinheiro - faz a anális...
• Fornece informações seguras para a calibragem de  processos industriais  Esquema de um analizador insdutrial que utiliza...
Exemplo – produção de cimento• PGNAA oferece medição rápida e precisa dos principais  ingredientes do cimento cru• Control...
• Os tempos de medição ficam abaixo de 15 minutos,  enquanto os métodos químicos tradicionais consomem  tempo acima de 8 h...
Conclusão• São inúmeras as aplicações práticas da técnica PGNAA,  em diversas áreas do conhecimento• Como já dissemos, as ...
FIM
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Aplicações pgnaa

576 visualizações

Publicada em

Publicada em: Educação
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
576
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
29
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
3
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Aplicações pgnaa

  1. 1. Programa de Iniciação TecnológicaOrientador : Alexandre Soares LealOrientando : Frederico Vinícius de Souza Leite
  2. 2. Aplicações da técnica PGNAAFrederico Vinícius de Souza Leite
  3. 3. MotivaçãoLonge de representar uma pesquisa exaustiva sobre oassunto, esse trabalho tem a intenção apenas deexemplificar algumas das aplicações atuais da técnicaPGNAA.Certamente encontrar-se-á diversas aplicações aqui nãolistadas, uma vez que a técnica em questão vem sendoamplamente aplicada nas mais diversas áreas.
  4. 4. Introdução• Apesar de ser uma técnica relativamente nova, diversas variações da análise por ativação neutrônica vem sendo desenvolvidas ao longo dos anos• Trataremos aqui da análise por raios gama “prontos”, ou Prompt Gamma Ray Neutron Activationa Analysis• É farta a literatura que trata de todos esses métodos, sendo fácil encontrar mais informações sobre os mesmo
  5. 5. Base teórica• A técnica é baseada em reações nucleares.• Quando um nêutron colide com o núcleo de certo isótopo, este núcleo é excitado a um nível energético instável• Esse núcleo decai naturalmente para um estado energético estável, emitindo , no processo, partículas sub-atômicas e energia – os raios gama
  6. 6. • Os raios gama emitidos no processo possuem espectro de energia característico para cada elemento• Esse espectro pode ser reconhecido como a assinatura de cada elemento
  7. 7. Aplicações - exemplos
  8. 8. Detecção de agentes químicos e explosivos em armamento militar• Armamentos antigos, armazenados, abandonados ou não detonados em campos de batalha podem ser de difícil identificação• É preciso conhecer sua composição química para descartá-los de maneira segura
  9. 9. • Bombas e projéteis não detonados são envoltos por aço• É preciso sondar o interior de maneira não intrusiva – grande risco de detonação ou vazamento de agente químico• Nêutrons penetram facilmente o invólucro de aço de bombas e projéteis de artilharia.• Raios gama emitidos também penetram o aço possuem espectro característico, detectado por um detector externo
  10. 10. • PGNAA é usada para vasculhar o interior de armamentos. • Usa-se um detector de germânio de alta pureza para poder separar com precisão o sinal do conteúdo do armamento do ruído produzido pelo corpo (invólucro) Projétil de artilharia sendo vistoriado usando-se a técnica PGNAA – Os resultados são obtidos em tempo realFigura: "NONDESTRUCTIVE IDENTIFICATION OFCHEMICAL WARFARE AGENTS AND EXPLOSIVES BYNEUTRON GENERATOR-DRIVEN PGNAA"T. R. TWOMEY , A.J. CAFFREY , D. L. CHICHESTER
  11. 11. • Técnica não detalha as ligações químicas, mas descreve a concentração da composição elementar, o que já o suficiente para diferenciar explosivos comuns de agentes químicos Comparação da concentração elementar entre explosivos comuns (Table 2) e agentes químicos de guerra (Table 1). Essa diferença é suficiente para diferenciá-losTabelas: "NONDESTRUCTIVE IDENTIFICATION OFCHEMICAL WARFARE AGENTS AND EXPLOSIVES BYNEUTRON GENERATOR-DRIVEN PGNAA"T. R. TWOMEY , A.J. CAFFREY , D. L. CHICHESTER
  12. 12. Análise da composição elementar do corpo humano• Quantificar a concentração de certos elementos no corpo humano pode ser de grande importância para a medicina• Útil para pesquisas de fisiologia em geral : diagnóstico de várias doenças, principalmente câncer
  13. 13. • Baseando-se em padrões definidos empiricamente para normalidade, pode-se detectar alterações significativas para o diagnóstico e também para o tratamento• Padrões tem de ser bastante detalhistas – diversas correções devem ser feitas relativas a idade, ao peso, ao sexo, à etnia
  14. 14. • Análise do espectro obtido pela PGNAA provê a concentração dos principais elementos no corpo humano Espectro obtido da irradiação de um voluntário do sexo masculino, irradiado do ombro até os joelhos (hidrogênio é o elemento mais abundante) "Body Composition Analyzer Based on PGNAA Method” , Hamed PANJEH , Reza IZADI-NAJAFABADI"
  15. 15. • Medição da quantidade total de nitrogênio possibilita estimar massa muscular, importante no acompanhamento de doenças degenerativas• Nitrogênio é a emissão de maior energia - nitrogênio é usado para contagem de proteína, já que 16% delas é nitrogênio• Combinando medição de nitrogênio com medição de potássio, pode-se determinar a massa de órgãos e tecido muscular
  16. 16. • Estimativa da concentração elementar pode auxiliar na determinação do melhor tratamento de diversas doenças Esquemático do protótipo de uma máquina para análise de um corpo humano "Body Composition Analyzer Based on PGNAA Method” , Hamed PANJEH , Reza IZADI-NAJAFABADI"
  17. 17. Caracterização química de material extraterrestre• Missões espaciais• Quando se tem amostras muito pequenas trazidas de outros planetas, não pode-se usar métodos químicos para analisá-las.• Precisa-se de métodos não destrutivos• PGNAA é um ótimo candidato
  18. 18. • Não se conhece a priori a composição do material• Precisa-se de método analítico com sensibilidade para a maior quantidade possível de elementos• A amostra deve permanecer o menos alterada possível
  19. 19. • PGNAA cumpre todos os requisitos• Sensibilidade para os elementos de interesse• Faz a análise sem destruir ou alterar a amostra• Amostra permanece intacta, podendo ser posteriormente investigada por outros métodos - basta aguardar o tempo de decaimento - , como PAA (Photon Activation Analysis)
  20. 20. Análise de objetos de valor arqueológico• Situação similar a do material extraterrestre• Material escasso, delicado, de grande valor comercial e científico• Conhecimento da composição molecular dá pistas sobre a origem geográfica do objeto, seu processo de fabricação, seu contexto histórico
  21. 21. • PGNAA usa nêutrons de baixa energia, que não danificam a amostra• A amostra não tem q ser preparada, pode ser posicionada diretamente no sistema• Dependendo do tamanho do objeto, ele não precisa nem mesmo ser amostrado – pode ser posicionado inteiramente no sistema
  22. 22. • Uma dificuldade: PGNAA não consegue diferenciar o que é do objeto, e o que está nele devido ao envelhecimento, corrosão etc. Pedaço de uma moeda de prata Romana, de data estimada do ano de 141 D.C. investigada pela técnica PGNAAFigura: “Non-destructive analysis of historical silver Coins” ,Z. KASZTOVSZKY, in “ANALYTICAL APPLICATIONS OFNUCLEAR TECHNIQUES”, org. IAEA
  23. 23. Detecção de metais pesados misturados ao lixo comum• Determinar o processo correto para processamento do lixo• No processamento do lixo, grandes concentrações de mercúrio, cádmio ou chumbo podem resultar em emissão de gases
  24. 24. • Não apenas ocorre a poluição do ambiente, como atrapalha o próprio processo de processamento do lixo• Os gases emitidos são extremamente tóxicos aos seres humanos também (não apenas ao ambiente)• É preciso descartar corretamente o lixo, mas não é simples vasculhar a enorme quantidade de lixo produzida cotidianamente
  25. 25. • Usa-se PGNAA como uma técnica bastante confiável, que automatiza o processo de busca pelos materiais tóxicos• Ao contrário dos métodos tradicionais, que usam química, PGNAA não gera lixo adicional• Pode-se vasculhar latões inteiros de lixo em muito pouco tempo
  26. 26. • Análise garante que o lixo perigoso seja descartado da maneira correta- maior segurança Protótipo de um sistema de análise de lixo. Um latão inteiro de lixo é colocado sobre as esteiras, e passa pela máquina sendo ele todo vasculhado em pouco tempo Figura : “PGNAA System for the Assay of RCRA Metals in Mixed Waste: A Review”, Abdul R. Dulloo
  27. 27. Aplicações industriais• Indústria de petroquímicos, extração e processamento de minerais, tratamento da água, indústria farmacêutica, etc.• Possibilita análise em tempo real – monitoração de processos
  28. 28. Exemplo - mineração• Aumenta a vida útil da mina pela otimização dos seus recursos• Poupa tempo e dinheiro - faz a análise contínua em tempo real, sem a necessidade de amostragem para controle de qualidade do minério processado• Qualquer alteração na linha produtiva é percebida e denunciada na hora - características da rocha são constantemente monitoradas
  29. 29. • Fornece informações seguras para a calibragem de processos industriais Esquema de um analizador insdutrial que utiliza a técnica PGNAAFigura: “CBX-M (CrossBelt Xpert-Minerals) Online PGNAA Elemental AnalyzerAssuring Consistent Raw Material Composition”, Thermo Scientific
  30. 30. Exemplo – produção de cimento• PGNAA oferece medição rápida e precisa dos principais ingredientes do cimento cru• Controle das concentrações desses ingredientes é essencial no processo de fabricação de cimento de alta qualidade• Esse tipo de análise é muito mais rápida do que as análises químicas tradicionais, e possibilita a análise de grandes quantidades do material
  31. 31. • Os tempos de medição ficam abaixo de 15 minutos, enquanto os métodos químicos tradicionais consomem tempo acima de 8 horas Esquema de montagem de um analisador industrial que usa a técnica PGNAA – no centro do sistema fica a caixa de cimento, logo acima do detector de raios gama. Figura:"A Computerized Concrete Raw Meal Analyzer Using a D-D Neutron Generator“, Xuesong ZHANG, Daowen CHENG, Deshan GU, Linmao LIU, Ming WANG
  32. 32. Conclusão• São inúmeras as aplicações práticas da técnica PGNAA, em diversas áreas do conhecimento• Como já dissemos, as aqui apresentadas estão estão longe de esgotar o longo rol de utilidades da técnica• Aplicações comerciais tem sido cada vez mais desenvolvidas aproveitando as inúmeras vantagens que a PGNAA oferece
  33. 33. FIM

×