Laboratorio Virtual de Fsia Nulear
(VirtualLaboratoryonNulearPhysis)
N. L. Dias,A. G. Pinheiroe G.C. Barroso
nildo,pinheiro,gb(sia.uf.br)
Departamento deFsia,UniversidadeFederaldoCeara
Campus doPii,CaixaPostal 6030,CEP-60455-760,Fortaleza,Ce,Brasil
Reebidoem7demaro,2002. Aeitoem15demaro,2002.
NesteTrabalhoeapresentadoumprogramadesenvolvidoparasimularumonjuntodeequipamentos
(detetoreontadorderadia~ao,fontesradioativaseplaasabsorvedoras)usadosemumlaboratorio
basiodeFsiaNulear.
Inthisworkitispresentedasoftware,developedtosimulateasetofequipment(probeandradiation
ounter,radioativesouresandabsorbers) thatare usedinabasinulearlaboratory.
1 Introdu~ao
Eumfatoonheidoqueoensinodefsia,soboponto
devistaexlusivamenteteorio,eapontadopormuitos
alunosomodesmotivante.Autiliza~aodelaboratorios
deensinobemequipadosomaparelhosmodernoseem
numerosuienteparaseremmanipuladosportodosos
estudantese,semduvidanenhuma,umsonhoaser
al-anadopela maioria denossas universidades. Assim,
enquanton~ao alanamosesteidealpedagogio,
pode-mos motivarnossos alunos ofereendo,alem da teoria
pura e simples, a realidade virtual dos programas de
simula~aoomputaional.
NesteTrabalho,apresentamosumprogramapornos
desenvolvidoque simulaum detetor deradia~ao tipo
Geiger-M uller (GM), um ontador de radia~ao
seme-lhante em muitos aspetos aos ontadores omeriais
disponveis[1,2℄,tr^esamostrasradioativaseplaas
ab-sorvedoras.
2 O Programa
O programa de instala~ao do Fsia Nulear Virtual
(FNV) (radia.exe) esta disponvel para download no
stio
www.sia.uf.br/brindes.htm
gratuitamente para quem quiser utiliza-lo. Apos o
download parasuaareadetrabalho,d^eumduplolique
em radia.exe para iniiar ainstala~ao. Sigaospassos
doprogramainstaladore,aposinstalado,vapara:
EsritoemVisualBasi,oprogramaFNVapresenta
atelaprinipaliniialmenteomomostraaFig.1. Para
utiliza-lo, o usuario poderafazer uso de roteiros para
pratiasdefsianulearenontradosnaliteratura,por
exemplo os das refer^enias [3℄ e [4℄. O professor que
quiseraplia-lo paraum grupode alunospodera
esr-ever seusproprios roteirossemmaiores problemas, do
mesmomodoqueofazoufariaparaexperimentosreais.
Comoexemplo,forneemosumroteirosimplesparaum
dosexperimentospossveisdeserrealizadoomoFNV.
Embreve,ser~aodisponibilizadosoutrosroteiros.
2.1 Comandos
Para a utiliza~ao do FNV, o usuario tem a
dis-posi~aoosseguintesomandos:
Idioma:Ousuariopoderaoptaraqualquer
mo-mentoporlegendasemportugu^esouemingl^es;
Tempo: Paraobteruma ontagem,eneessario
estabeleerprimeiramenteotempodeontagem,
oqualpodevariardesse1ate600segundos(dez
minutos);
Iniiar: Para iniiar uma ontagem, pressione
obot~ao iniiar.
E possvel obter ontagenssem
amostra,ontagemdefundo;
Para: Interrompeaontagememurso,quando
pressionada;
Figura 1: Aparência Inicial da tela principal.
Auto: No modo automatio, o programa
reali-za umnumero demedidas que deve ser
espei-ado pelo operador na aixavermelhaa direita.
O tempo de ada medida deve ser espeiado
antesdesepressionarobot~aoAuto. Os
resulta-dos geradoss~ao disponibilizados em uma tabela
mostradana tela, a medida que s~aoproduzidos.
Osresultadosdatabelapoder~aosersalvosemum
arquivodotipo.txt paraseremanalizados
poste-riormente; para tanto pressione o bot~ao salva.
Esolha o nome do arquivo usando nomes
dife-rentesparaarquivosdistintos;
Desintegra~aomaxima: Aquiooperadordeve
preestabeleerumnumeromaximodelinhas que
atabeladeveonter. Estenumeromaximodeve
sertanto maiorquanto maiorfor a atividade de
sua amostra e/ou quanto maior for o tempo de
ontagem;
Limpa: Este bot~ao apaga todos os dados da
tabela;
Som: Quando utilizado, emite um som a ada
desintegra~ao;
1, 2, 3: Amostras radioativas om diferentes
auxliodo mouse para a posi~aode medida. As
desintegra~oes mostradas inluem a radia~ao de
fundo;
Pb, Fe, Al: Plaas absorvedoras de humbo,
ferrooualumnio quepodem serarrastadasom
oauxliodo mousepara aaixaom oontador
GM. As espessuras das plaas podem variar no
intervalo de 0,5 m a 5,0 m, e o valor orrente
eindiadonoantoesquerdo superior datelado
omputador.
Fim: Parasairdoprograma.
2.2 Resultados
Um numero e geradoaleatoriamente internamente
pelo omputador e, se este numero estiver aima de
um erto valor, dizemos que ha desintegra~ao; aso
ontrario n~ao ha. Desta forma, osresultados virtuais
s~aoestatistiamente semelhantesaosobtidosem
expe-rimentosreais. NaFig. 2eapresentado umresultado
tpiodafrequ^eniaversusonumerodeontagenspara
aamostra2,semplaaabsorvedora. Resultados
2.3 Limita~oes
OFNVapresentaalgumaslimita~oesemrela~aoaos
equipamentos reais, mas que julgamos n~ao esseniais.
Dentreelasdestaamos:
N~ao ha possibilidade de se simular o ajuste de
voltagem do detetor GM, por issomesmo
on-sideraremosqueoajusteeautomatio;
Otempoderesolu~aoentreduasontagensn~aoe
espeiado;porisso,seraonsideradomuito
pe-queno,demodoquen~aohaveraneessidadedese
orrigironumerodeontagens.
N~ao ha apossibilidade de se determinar a meia
vidadasamostras,umavezelasapresentam
sem-pre asmesmasaraterstiastodasasvezesque
simulamosas ontagens;
Otempodeontagemvirtualeumpouomenor
queotemporeal. Issotemavantagemdetornar
3 Conlus~oes
OprogramaFNVaquiapresentadon~aopretende
subs-tituirosequipamentosreaisdefsianulear. Ele
simu-la,emmuitosaspetos,osequipamentosreaisefornee
resultados semelhantes e, por isso mesmo, podera ser
usadoonden~aosedisp~oedetaisequipamentos.
Qualquer diuldade na utiliza~ao do FNV, entre
em ontato om o Professor Nildo Loiola atraves do
endereoeletr^onionildosia.uf.br. Estamos
reep-tivosasugest~oesquedesdejaagradeemos.
Refer^enias
[1℄ PasoSienti,Roseville,CA,USA.(www.paso.om).
[2℄ PHYWE SYSTEME GmbH, Robert-Bosh-Breite 10,
Gotemberg,Alemanha,(www.phywe.om).
[3℄ A.Tael,A.BaumeleL.Laudeker,LaboratoryManual
-Physis-Its MethodsandMeaning,AllynandBaon,
In.,Newton,USA(1986).
[4℄ C.H.BernardeC.D.Epp,Laboratory Experimentsin
CollegePhysis, John Willey&Sons, NewYork, USA
MEC - UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR
A CENTRO
DE CI ^
ENCIAS - DEPARTAMENTO DE F
ISICA
LABO-RAT
ORIO VIRTUAL
PR
A TI C AN 0
T
ITULO: ABSORC ~
AO DE RADIAC ~
AO www.sia.uf.brwww.agopin.om
OBJETIVOS:
Estudaraabsor~aoderadia~aodediversosmateriais.
INTRODUC ~
AO:
NestapratiautilizaremosoprogramaF
ISICANUCLEARVIRTUALparadeterminarooeientedeabsor~ao
lineardeumdosmateriais, indiadosnoprograma. Sevo^edesejardeterminarooeiente dosoutrosmateriais,
proedademaneirasemelhante.
TEORIA:
Seumfeixederadia~aodeintensidadeI
o
inidesobreumahapadeespessurad, deumdeterminadomaterial,
ele emergiraomumaintensidademenorI,Fig. 1. AdiferenaI
o
{Ieabsorvidapelomaterial.
Figura1: Plaaabsorvedoradeespessurad.
Aabsor~aodependedaespessuradedotipodematerialusado. Podesermostradoque:
I =I
o e
d
(1)
ondee=2,718...eoneperiano, eeooeientedeabsor~aolineardomaterialutilizado.
Tomando-seologaritmonaturalemambososlados daEqua~ao(1),temos:
lnI =lnI
o
d (2)
Transformandoologaritmonaturalemlogaritmonabase10,temos (lnN=2,3logN):
2;3logI = d+2;3logI
o
logI =
2;3
d+logI
o
(4)
Aequa~aoaimaedotipoy=ax+bonde
2;3
eooeiente angular,elogI
o
eainterse~aoomoeixoy.
D - PROCEDIMENTO:
InstaleoprogramaFISICANUCLEARVIRTUAL apartirdostiowww.sia.uf.br/brindes.htm
Coloqueumaamostraradioativa(1, 2ou3) naaixadoontadorGeiger-M uller (GM).Paraisso,liqueom
obot~aoesquerdodomousesobreaamostrae,mantendo-opressionado,arraste-aparaaposi~aodesejada.
Estabeleaotempodeontagem;faa-oiguala120s.
Faatr^esmedidasdaintensidadedaradia~aoI
o
,eanotenaTabela1.
Esolhaumadasplaasabsorvedoras,liqueomomouseearraste-aparaaposi~aodetrabalho,istoe,paraa
aixadodetetorGM.Coloqueaplaaentreoontadoreaamostra.
Certique-sedequeaespessura ddaplaae5mm. Casosejaneessario,ajusteaespessura noanto superior
esquerdodatela.
Faatr^esmedidasdaintensidadedaradia~aoeanotenaTabela1.
AjusteaespessuradaplaaparaadavalorindiadonaTabela 1efaatr^esmedidasdaradia~ao.
PreenhaosoutroslarosdaTabela1.
FaaograodelogIversusdedetermineooeientedeabsor~aolineardomaterialusado.
Espessura
d (mm)
I
(cpm)
I
MÉDIO
(cpm)
Log I
MÉDIO
I
o
zero
I
1
5
I
2
10
I
3
20
I
4
30
I
5
40
I
6
50
Tabela1: Resultadosexperimentais.
E- QUESTION
ARIO:
1-Denomina-semeiaespessuradeumdeterminadomaterialaquelaquereduzaintensidadedaradia~aoparaa
metadedeseuvaloriniial. Determineameiaespessuradomaterialestudado.
2-Mostrequeooeiente deabsor~aolinearemfun~ao dameiaespessura, d
1=2
edadopor:
= 0;693
d
