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APPENDICE I
METODOLOGIE ANALITICHE
A.I.1 Analisi al microscopio elettronico
La determinazione della composizione delle singole fasi minerali è stata effettuata con il sistema a dispersione di energia EDAX PV 9900 montato su un microscopio elettronico a scansione Philips XL30, presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa. I dati raccolti vengono elaborati per mezzo del programma EDAX DX4 2. Sono state analizzate sezioni sottili lucide e metallizzate con una pellicola di carbonio dello spessore noto. La raccolta dei dati è stata effettuata nelle seguenti condizioni: tensione di accelerazione 20 kV; distanza di lavoro 10mm; diametro del fascio elettronico 0,5 µm; tempo di
misura: 100 sec. Per evitare fenomeni di diffusione degli elementi più leggeri, ad esempio Na, le analisi dei vetri sono state fatte con una finestra 20x20 µm. Gli
errori medi percentuali sono 1% per concentrazioni >15%, 2% per concentrazioni 5-15%, 5% per concentrazioni 1-5% e 30% per concentrazioni>1%.
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A.I.2 Analisi chimiche
Analisi in fluorescenza a raggi X (XRF)
Presso il Dipartimento di Scienze della Terra di Pisa è stata determinata la concentrazione degli elementi maggiori e minori (SiO2, TiO2, Fe2O3, MnO,
MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5) per mezzo di analisi in fluorescenza a raggi X su
perle opportunamente preparate. La preparazione delle perle consiste nella fusione a 1000°C del campione (polvere) con Li2B4O7 all’interno di un crogiolo
di platino. Dopo 15 minuti a 1000°C, il fuso viene raffreddato velocemente pronto per essere analizzato. Per le analisi viene utilizzato uno spettrometro a raggi X ARL 9400 XP+.
Analisi per attivazione neutronica
Per la determinazione delle concentrazioni degli elementi in traccia, sono state effettuate analisi mediante attivazione neutronica, presso Laboratoire Pierre Sue, CEA, CNRS- Francia (operatore JL. Joron).
Il processo dell’attivazione neutronica consiste nella produzione di un isotopo instabile attraverso l’assorbimento di neutroni da parte dei nuclei preesistenti nel materiale da analizzare. In generale si sfrutta la reazione (n,γ) per neutroni
termici. Il fotone emesso a seguito della reazione ha in genere un’energia di 6-8 MeV (l’energia di legame del neutrone catturato). Il nucleo formatosi contiene un neutrone in più e molto spesso è soggetto a decadimento β-. Le particelle β- e gli
97 la solita legge temporale che è legata alla costante di decadimento λ del nucleo
formatosi. Se sono note le sezioni d’urto di produzione (n,γ) dell’isotopo
formato, il flusso di neutroni impiegato e la percentuale in natura dell’isotopo precursore, si può risalire alla quantità di specie atomica selezionata presente nel campione.
La tecnica dell’attivazione neutronica consiste quindi in:
• esposizione del campione macinato contenente l’elemento stabile da
analizzare ad un flusso di neutroni termici (proveniente da un reattore nucleare) per un tempo prefissato;
• estrazione del campione irradiato e misura della radioattività γ indotta
mediante un rivelatore HP-Ge collegato ad un analizzatore digitale ed infine al PC.;
• calcolo della quantità di elemento stabile presente, noti l’elemento
radioattivo, la sezione d’urto della reazione, l’energia e la probabilità di emissione dei fotoni analizzati, ecc..;
Generalmente si misura l’attività gamma anziché beta perché;
• l’energia gamma è monocromatica, pertanto definita e caratteristica
dell’elemento;
• la radiazione gamma è penetrante, e quindi lo spessore del campione può
anche essere notevole.
I vantaggi dell’analisi mediante attivazione neutronica rispetto ad analisi chimiche sono:
• misura simultanea di diversi elementi;
98 gamma e la vita media del radionuclide:
• vasta applicabilità: non è praticamente applicabile solo se il tempo di
dimezzamento è molto breve o molto lungo, oppure nel caso dei puri emettitori beta con energia molto bassa;
• alta sensibilità.
Gli svantaggi sono:
• necessità di una sorgente di neutroni (costi, rischio,...);
• nessuna possibilità di discriminazione chimica (stati di valenza, legami,....); • non è applicabile per l’analisi di puri emettitori beta: 3H, 14C, 32P, 10Be.
