Per il conteggio della radioattività è stato utilizzato uno scintillatore Wizard della Perkin Elmer. Questo spettrometro a raggi γ è utilizzato per l’analisi della composizione chimica dei materiali. I raggi γ sono identificabili come onde elettromagnetiche ( fotoni ) derivanti da un alterato equilibrio tra l’attrazione nucleare e la repulsione elettromagnetica, ovvero le due forze più intense presenti in natura. Si ha, quindi, un decadimento dell’atomo che passa da uno stato energetico all’altro emettendo tre tipi di radiazioni, raggi α, β e γ. Le radiazioni α e β sono costituite, a differenza delle γ, da particelle cariche elettricamente. Sfruttando questa differenza, è possibile misurare le radiazioni γ mediante l’utilizzo di scintillatori, sostanze che emettono luce quando vengono colpite da particelle ionizzanti. Misurando l’intensità della luce emessa dallo scintillatore si ottiene una misura della radiazione.
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2.2a. SPETTROMETRO A RAGGI GAMMA: FUNZIONAMENTO GENERALE
La spettroscopia a raggi γ è una tecnica molto sensibile, basata sul rilevamento di radionuclidi. Mentre il rilevatore Geiger consente di valutare solamente il numero di particelle γ che colpiscono lo strumento al secondo, lo spettrometro γ valuta anche l’energia delle particelle. Il funzionamento dello spettrometro o scintillatore ( γ counter ) si basa sulla ionizzazione da parte di raggi incidenti provenienti da standard e campioni. Tale ionizzazione provoca l’espulsione di elettroni dei livelli energetici più esterni, che a loro volta collidono con altri elettroni eccitandoli e provocando l’emissione di fotoni di radiazioni visibili o ultraviolette. L’energia totale di questa cascata di fotoni è pari all’energia del fotone γ incidente. L’intensità del lampo luminoso è proporzionale all’energia del fotone espressa in elettronvolt, mentre il numero dei lampi è proporzionale all’intensità dei raggi γ. Un sensore sensibile alla radiazione visibile converte i flash luminosi in segnali elettrici che vengono inviati all’analizzatore. Il rilevatore attualmente più utilizzato è il cristallo di ioduro di Sodio drogato con Tallio NaI(Tl), preferito agli altri perché ha un’ottima risoluzione, ha buona trasparenza e visibilità anche dei flash più deboli, e rende il processo più economico. L’efficienza di un rivelatore è data dalle dimensioni del cristallo, mentre l’accuratezza della stima dipende dalla risoluzione dello spettro e dalla capacità di eliminare interferenze. Le interferenze o “ rumori” vengono schermate con l’utilizzo di collimatori attivi, costituiti a loro volta da scintillatori dotati di una risoluzione più scarsa rispetto al rilevatore, che rilevano interazioni simultanee nello schermo e nel rilevatore inibendo la misurazione di tale evento. Il più usato tra i materiali scintillatori negli schermi attivi è il cristallo di germanato di bismuto (BGO).
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Composizione dello strumento:
Rilevatore: dispositivo che rileva e converte l’energia di una radiazione in un segnale interpretabile. I più comunemente utilizzati sono i tubi fotomoltiplicatori insieme a contatori a scintillazione o camere di ionizzazione.
Camera di ionizzazione: strumento per la rilevazione di radiazioni ionizzanti, è costituita da due elettrodi in grado di condurre un impulso in un contenitore riempito di gas.
Collimatore: è costituito da un materiale altamente assorbente come il Piombo, che seleziona i raggi γ lungo una particolare direzione. Servono per garantire che solo una regione limitata sia irradiata e vengono posti di fronte all’elemento da rilevare in modo da eliminare le radiazioni anomale.
Contatore a scintillazione: produce i fotoni luminosi quando un raggio γ interagisce con particelle cariche con il singolo cristallo di ioduro di sodio di cui è composto. I tubi fotomoltiplicatori, sono otticamente accoppiati al cristallo e rilevano questi lampi di luce. La risultante dei segnali elettrici in uscita dai fotomoltiplicatori è proporzionale all'energia del raggio gamma incidente. Il contatore a scintillazione rileva la presenza, il tipo di particelle o radiazioni, e la loro energia. Il passaggio di radiazioni ionizzanti attraverso lo scintillatore eccita gli elettroni, e possono essere successivamente emesse sotto forma di un fotone. Uno dei materiali più comunemente utilizzati per rilevare i raggi γ è lo ioduro di sodio attivato con tallio all’1% per aumentare l'efficienza di scintillazione. Un contatore a scintillazione è composto da quattro componenti principali: un foglio di scintillatore, un fascio di luce, un fotomoltiplicatore e una base elettronica necessaria per leggere il
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segnale. Il foglio di scintillatore è molto lucido e la luce è condotta lungo di esso dalla riflessione interna totale. Una guida di luce trasmette scintillazioni al fotomoltiplicatore che converte il segnale ottico in uno elettrico e fornisce una elevata amplificazione.
Tubo fotomoltiplicatore: si tratta di una fotocellula estremamente sensibile utilizzata per convertire i segnali luminosi di fotoni in un impulso di corrente. È costituito da un fotocatodo abbinato a due elettroni moltiplicatori. Questi sono contenuti in un involucro di vetro. Il fotocatodo dispone di un rivestimento fotosensibile, fatto di metalli alcalini, posto a una estremità del tubo di vetro. I fotoni liberano elettroni a bassa energia dal fotocatodo, e poiché il numero di fotoelettroni prodotti è circa lo stesso del numero di fotoni di luce incidente, la carica totale dei fotoelettroni sarà troppo piccola per fornire un segnale elettrico rilevabile, di qui la necessità di un moltiplicatore di elettroni. La sezione del moltiplicatore di elettroni è costituita da un insieme di dieci dinodi (elettrodi) situati tra il fotocatodo e l’anodo. Avremo, quindi, un segnale che raggiunge l’anodo notevolmente amplificato ma comunque proporzionale al numero di fotoelettroni originario.
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2.3 ANALISI
Una sequenza analitica è solitamente organizzata nel modo seguente:
contenitori vuoti (Bianco)
campioni di analisi
contenitori vuoti (Bianco)
standard di calibrazione
Nella sequenza descritta, quindi, viene valutato anche il valore del “bianco”. In una determinazione analitica con il termine “bianco” si intende un campione nel quale sia pressoché assente l’analita in esame; il bianco segue contemporaneamente ai campioni tutta la procedura di analisi. Il segnale del bianco costituisce quindi la somma degli inquinamenti e dei disturbi introdotti con le manipolazioni eseguite o semplicemente con contaminazione ambientale; questo segnale viene generalmente sottratto da quello della misura sul campione incognito. Un controllo sistematico dei bianchi può indicare, ad esempio con un brusco innalzarsi dei valori, la presenza di inquinanti ambientali, o altri inconvenienti nelle procedure utilizzate. Lo standard di calibrazione è necessario per valutare l’efficienza dell’apparecchio γ counter, per radioisotopo Cs 137. Il campione contenente 0.265 microcurie ( mCi ) corrispondenti a 588.300 disintegrazioni per minuto ( DPM ). Data la lettura effettiva dello strumento, per il campione di calibrazione si può determinare l’efficienza dell’apparecchio valutando il rapporto tra DP effettivamente letti dallo strumento e DPM teorici moltiplicati 100. L’efficienza dell’apparecchio per la lettura del Cs 137
era circa il 15%. Tale valore va considerato per la reale radioattività contata sul campione.
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Risultati
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3. RISULTATI
Funghi provenienti dalla Provincia di Lucca
Bq/kg non Contaminato
Boletus Edulis, Appennino Tosco Emiliano (Sillano) 53.6
Boletus Edulis, Appennino Tosco Emiliano (Sillano) 30.0
Boletus Edulis, Appennino Tosco Emiliano (Barga) 40.5
Cantharellus cibarius, Appennino Tosco Emiliano
(Barga)
25.3
Cantharellus cibarius, Altopiano delle Pizzorne (Bagni
di Lucca)
28.7
Boletus edulis, Altopiano delle Pizzorne (Bagni di Lucca) 17.2
Russula Cyanoxantha, Altopiano delle Pizzorne (Bagni di
Lucca)
13.1
Boletus Edulis, Careggine 15.0
Boletus Edulis, Careggine 10.6
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Funghi secchi acquistati Bq/kg non contaminato Gorizia 132.9 Treviso 117.4 Treviso 60.0 Trento 85.0 Trento 59.2 Bologna 49.5 Arezzo 48.0 Pistoia 47.9 Verona 43.4 Padova 43.4 Vicenza 37.8 Vicenza 35.2 Lucca 34.6 Vicenza 26.8 Vicenza 23.4 Cremona 25.6
Tabella 4. Risultati di funghi acquistati nei negozi commerciali di provenienza italiana.
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Funghi secchi acquistati Bq/kg non contaminato Romania 80.2 Romania 22.0 Bulgaria 32.9 Bulgaria 10.6 Serbia 35.7 Spagna 17.5
Tabella 5. Risultati di funghi acquistati nei negozi commerciali di provenienza estera.
Marmellate acquistate Bq/kg non contaminato Campione 1 17.0 Campione 2 15.6 Campione 3 9.4 Campione 4 6.1 Campione 5 3.5 Campione 6 3.0 Campione 7 3.0
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Carne di cinghiale proveniente dalla Provincia di Lucca
Bq/kg non contaminato
Carne di cinghiale, Careggine 8.3
Carne di cinghiale, Altopiano delle Pizzorne Bagni di Lucca
7.3
Carne di cinghiale, Appennino Tosco Emiliano Sillano 6.7
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