Tomógrafo de espalhamento Compton para estudos da física de solos agrícolas em ambiente de campo

• Main Author: Francisco de Assis Scannavino Junior
• Other Authors: Paulo Estevão Cruvinel
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2013
• Subjects: Densidade; Física computacional; Solos; Tomógrafo Compton; Compton tomography; Computational physics; Density; Soil
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-12122013-095350/

Este trabalho apresenta um novo tomógrafo de espalhamento de fótons por efeito Compton para estudos de solos agrícolas em ambiente de campo. O seu desenvolvimento está fundamentado na física computacional, em uma instrumentação nuclear avançada e nas técnicas do espalhamento Compton. O posicionamento lado a lado da fonte de raios X e do detector de estado sólido, operando em efeito Compton, viabiliza uma técnica não invasiva para aplicação direta em campo agrícola, não necessitando coleta de amostras e preservando as condições naturais do solo. Este tomógrafo Compton de campo possui um sistema de detecção baseado em fotodiodo de Silício (SDD - Silicon Drift Detector) com eficiência de detecção de 18,9% (@ 35 keV), módulo eletrônico de processamento de sinais de dimensões reduzidas (7,0x10,0x2,5 cm) e baixo consumo de energia elétrica (2,5 W). Outro aspecto relevante é a sua sonda de medida que viabiliza a coleta de projeções tomográficas, bem como o georeferenciamento que permite uma correta identificação da localização das análises. Resultados obtidos diretamente em um campo agrícola viabilizaram a obtenção de imagens tomográficas com resolução espacial 1x1 cm2, faixa de abordagem de 10x10 cm2, medidas densitométricas na faixa de 1,0 a 1,3 g/cm3 e energia de 37,8 keV, o que viabilizou medidas em profundidade de interesse agrícola. === This research presents a new tomograph scattering of photons by the Compton Effect for studies of agricultural soils in a field environment. Its development is based on computational physics, in an advanced nuclear instrumentation and techniques of Compton scattering. The side by side position of X-ray source and solid-state detector, operating in the Compton Effect, enables a noninvasive technique for direct application in the agricultural field, without sampling and preserving the natural soil conditions. This field Compton tomograph has a detection system based on Silicon photodiode (SDD Silicon Drift Detector) with detection efficiency of 18.9% (@ 35keV), electronic module of signal processing with reduced dimensions (7.0 x 10.0 x 2.5 cm) and low power consumption (2.5 W). Another relevant aspect is its measuring probe that enables the acquisition of tomographic projections and its georeferencing that allows a correct identification of the analysis location. Results obtained directly in agricultural field enabled the achievement of tomographic images with spatial resolution of 1x1cm2, range approach of 10x10 cm2, densitometric measurements in the range from 1.0 to 1.3 g/cm3 and energy of 37.8 keV, which enabled in-depth measures of agricultural interest.