UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
SONDA DE NÊUTRONS
Adriano Dicesar Martins de Araujo Gonçalves
Professor: Sergio Oliveira Moraes
Piracicaba- 2009
DESCOBERTA DO NÊUTRON
A descoberta do nêutron aconteceu
no ano de 1932 com o físico inglês
James Chadwick, fazendo que
feixes de partículas alfa se
colidissem com uma amostra de
berílio.
Dessa colisão apareceu um tipo de radiação que muitos
acreditaram ser radiação de raios gama, mas depois
descobriu-se que não eram raios gama e sim
nêutrons.
Para comprovar que se tratava de nêutrons, Chadwick
mediu a massa dessas partículas, pois segundo
Rutherford, elas tinham massa igual a do próton.
Anos 50: J. W. Holmes: desenvolveu o instrumento
portátil
Finalidade de Uso
Medir a umidade do solo
Medidas da umidade do solo
Modos destrutivos: a estrutura do solo é
alterada
Modos não destrutivos: não há alteração da
estrutura do solo
PARTES DA SONDA
O instrumento é formado por dois conjuntos principais:
Sonda e blindagem;
Sistema eletrônico de contagem:
A sonda é um cilindro de 3-4cm de diâmetro e 20-40cm
de comprimento que contém os seguintes componentes:
Fonte de nêutrons rápidos
Detector de nêutrons lentos
Pré amplificador
SISTEMA ELETRÔNICO DE
CONTAGEM
O sistema de contagem varia com o fabricante.
Consiste basicamente de:
amplificador
fonte de alta voltagem
contador
relógio
bateria recarregável
microprocessador
Normalmente, o tempo de contagem pode ser
selecionado pelo operador.
SISTEMA ELETRÔNICO DE
CONTAGEM
As contagens medidas em
diferentes tempos são
transformadas em cpm ou
cps. Quando é possível incluir
a equação de calibração, os
resultados são apresentados
em umidade (%, g/g, cm3 .
cm-3) ou altura de água
armazenada numa camada de
solo (mm/10cm,
polegada/pé).
sistema electrónico de contaje
blindaje
nivel del suelo
tubo de acceso
detector de neutrones lentos
y preamplificador
fuente de neutrones rápidos
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMENTO
Nêutrons rápidos (10 keV a 20 MeV) emitidos de
uma fonte (normalmente amerício-berílio) são
moderados, isto é, desacelerados ou tornados
nêutrons lentos (0,01 a 0,3 eV) pelos átomos de
hidrogênio no solo, detectados por um contador
proporcional de 3He ou BF3 no interior do solo e
registrados em um “scaler” à sua superfície.
TUBO DE ACESSO
Diâmetro do tubo é função do diâmetro da
sonda, que não é padronizado
internacionalmente pelos fabricantes.
Os nêutrons reagem melhor com átomos
menores como exemplo o hidrogênio,
devido a esse fator o tubo de acesso da
sonda, de preferência, deve-se evitar
materiais que contenham muito H, como o
plástico, por exemplo, o qual pode
mascarar as leituras. Assim, tem-se
utilizado alumínio.
TUBO DE ACESSO
Quanto às dimensões, deve-se escolher os
diâmetros interno e externo, de modo que a
sonda não fique muito apertada ou folgada.
O comprimento do tubo é função da
profundidade desejada para medição,
devendo-se acrescentar 10- 20 cm na
extremidade inferior e 20- 40 cm acima da
superfície do solo, para evitar entrada de
solo ou sujeira no tubo e facilitar a
instalação da caixa de blindagem. Deve-se
proteger as extremidades superior (com
capa) e inferior (fechar em caso de lâmina
de água).
TUBO DE ACESSO
Calibração: necessária para obter uma relação entre a leitura do
instrumento e a umidade no solo
y=a+b.x
Onde,
y = umidade volumétrica do solo
a = coeficiente linear
b = coeficiente angular
x = CR
 = a + b . CR
taxa de contagemde neutronsno solo
CR 
tx de cont de neut. no padrão
Exemplo de calibração de uma sonda de nêutrons para um
Alfissol:
Ponto

(cm3 cm-3)
N (cpm)
CR
1
0,424
79650
0,507
2
0,413
75541
0,481
3
0,393
76169
0,485
4
0,387
71143
0,453
5
0,378
67846
0,432
6
0,375
69259
0,441
7
0,306
59208
0,377
8
0,287
57637
0,367
9
0,291
62035
0,395
10
0,283
58109
0,370
NPadrão (água) = 157050 cpm
OBSERVAÇÕES
- Emissão de radiação por sonda de neutros:
* Am-241/Be (50 mCi) dentro da blindagem, 1 m
de distância = 0,11 mrem.h-1
* Am-241/Be (50 mCi) fora da blindagem, 1 m
de distância = 0,3 mrem.h-1
- Segundo a Organização Mundial da Saúde:
* Nível máximo, por pessoa é de 5 rem . ano-1 =
5000 mrem . ano-1
Ex.: Dose de 0,3 mrem.h-1 x 5 horas.dia-1
x 5 dias.s-1 = 7,5 mrem.semana-1
7,5 mrem.semana-1 x 52 semanas = 390
mrem.ano-1 (7,8% do admissível)
VANTAGENS
Não tem necessidade de tirar amostras;
Possibilidade de realização de leituras no mesmo lugar;
Leitura instantânea ( umidade volumétrica);
Especialmente importante para determinação da
variação da armazenagem;
Capacidade de trabalho em solos bem mais secos.
DESVANTAGENS
Elevado custo do equipamento;
Material radioativo;
Dificuldade de leituras próximas à superfície do
solo;
Influência da matéria orgânica e de raízes nas
leituras.
OBRIGADO PELA
ATENÇÃO!!!