RIDAGMA. Milano Bicocca. Firenze (3.2FTE) Catania (6.2FTE) Bari (2.0FTE) Proposta di esperimento

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1 Proposta di esperimento Firenze (3.2FTE) 14 C I Milano Bicocca (4.4FTE) 14 C Luminescenza TL - OSL Catania (6.2FTE) Luminescenza TL - OSL Bari (2.FTE) Dosimetria ambientale Ferrara F.Taccetti

2 Scopo dell attività: Costituire un gruppo in grado di intervenire su problematiche archeologiche geologiche e ambientali migliorando tecniche esistenti e utilizzandone di nuove. Percorsi comuni Misure di interconfronto su materiali da siti archeologici (inorganici e organici TSL - OSL - 14 C) Verifica di protocolli fine grain su misure di mattoni datati con misure di radioattività naturale. Misure di dose equivalente TL/OSL con fine grain. Possibilità di datazione di carbonati (conchiglie) con OSL (e 14 C?) Datazioni in scienze geologiche (sedimenti) questa tecnica in Italia e quasi completamente assente Ferrara

3 Attività prevista ( 14 C e 129 I preparazione, misura, e soppressione dei loro interferenti molecolari): Ferrara

4 1 Residui degli isobari molecolari Corrente in FC14 (na) Corrente magnete 115 (A) Corrente di fascio letta nella FC14 al variare della corrente del magnete, quando all ingresso dell acceleratore è iniettata la sola massa 14. Nel caso del 129 I i competitori molecolari 128 TeH e 127 IH 2 hanno masse cosi prossime da rendere impossibile la misura con l attuale sistema di rivelazione. Anche nel caso del carbonio quando di voglia fare misure di concentrazione inferiori a 1-14 possono sorgere dei problemi. Ferrara

5 Il ToF: E( 129 I)~13 kev/n Ione ToF (ns) 14 C C C 118 Ione (MeV/n) Elettroni β γ b 129 I 3 Te O ~ I I Ferrara L emissione di elettroni secondari è un effetto di superficie che coinvolge solo un sottile strato del foglio su cui viene fatto incidere il fascio. La resa è funzione del numero atomico Z e dell energia dello ione incidente.

6 Il ToF Il foglio di carbonio che si intende utilizzare dovrebbe avere almeno una ventina di millimetri di diametro e uno spessore dell ordine delle poche decine di nm. Gli elettroni emessi hanno un energia media dell ordine dell ev tale da non comportare problemi di timing. Per il sistema di acquisizione sarà basato su VME. I premplificatori saranno sviluppati sulla base di quelli precedentemente ralizzati da Marasma. Ferrara

7 VCC R15 C3 1 R2 R3 15 Q7 4.7n BFR52/PLP R1 2 V R19 1k 2k Q6 BFR52/PLP C2 1n R8 3.9k C5 1n R13 2 R12 R1 Q2 62 C8 R9 Q5 BFR52/PLP 1n 51 V R11 V15 R7 5.6k S 1 Implementation = segnale_15mv C1 51 BFT92/PLP VCC VSS R4 36 1n R6 22 6Vdc V2-6Vdc V3 VSS Doppio cascode finale video con 2dB@65MHz Ferrara

8 Aspettative: con risoluzioni di 15 ps i segnali dello 129 I sono ben separati da quelli dei suoi interferenti molecolari. Inoltre tenendo conto delle abondanze del 128Te anche risoluzioni di 3 ps possono essere accettabili Il tof è determinante nelle misura di fondo per il radiocarbonio Ferrara

9 Riepilogando Prosecuzione delle misure avviate con l esperimento Marasma Misure di fondo ( ) Misure di riproducibilità dei rapporti 13 C/ 12 C in funzione delle correnti di catodo Misure di contaminazione in funzione delle procedure chimiche adottate per la preparazione dei campioni Passaggio alla misura di altri isotopi rari ( 129 I) Modifiche (modeste) sulla parte di bassa energia del tandem Duplicazione dei segnali di gate (iniezione dell isotopo) Ottimizzazione dei timing di iniezione Tuning del fascio Modifica della parte finale del canale di alta energia Ferrara

10 Modifiche sul canale di alta energia: Installare due nuovi rivelatori (e relativa acquisizione) Un T.o.F. Un silicio a barriera di superficie Disaccoppiare il sistema di vuoto della nuova linea dalla macchina Mantenere una piena compatibilità con il sistema di acquisizione attuale Allestire un canale IBA per il test dei rivelatori (Defel) Ferrara F Taccetti

11 Da Marasma a Ridagma (l eredità) Preparazione campioni: Linea automatica per la preparazione campioni Misure preliminari sull ottimizzazione delle procedure di grafitizzazione Misure sulla reale influenza di alcune fonti di contaminanti (Fe) Misure di contaminazione introdotte nella fase di preparazioni cmpioni (ABA) Ferrara

12 Da Marasma a Ridagma Il Tandem: Un BPM con relativa acquisizione Una prima parte del nuovo canale Un prima analisi della dipendenza dei rapporti 13 C/ 12 C e 14 C/ 12 C dalle correnti. Misure di fondo macchina con grafite e diamante ( ) 4 pubblicazioni (di cui una in fase di acettazione) e una nota interna sull intercomparison con gli altri (7) laboratori che fanno AMS soprattutto ha trasferito alla parte commerciale sistema di monitoraggio dei contaminanti in fase di preparazione campioni e setting di macchina. 2 pubblicazioni divulgative (S. Francesco, Artemidoro) Ferrara

13 Luminescenza: La luminescenza è un tipo di emissione luminosa che avviene quando una stimolazione ottica o termica è applicata ad un isolante o semiconduttore precedentemente irraggiato con radiazioni ionizzanti: Le applicazioni principali di queste tecniche (TL e OSL) si trovano nei beni culturali (datazioni di ceramiche e terrecotte) In ambito geologico misure su stratigrafie sedimentarie, tramite utilizzo di feldspati e quarzi. Le problematiche sono essenzialmente legate alla misura della dose assorbita dal campione (ceramiche, tufi) Allo stato attuale questo tipo di misure hanno delle incertezze dell ordine del 5% Ferrara

14 Preparazione del campione con depositi su dichetti di alluminio (1) SCHEMA DEL SISTEMA DI ACQUISIZIONE TL-OSL ACQUISIZIONE ) u. a ( y t i s n e t n I 3, , C PQ2TL2D TSL Intensity (a.u) L S T 1, PMT + FILTRI ANALISI Temperature( C) ). u. a ( y t i s n e t n I OSL Intensity (a.u.) TERMOREGOLATORE L S O 3 2 LAMPADA + FILTRI STIMOLAZIONE Time (s) Ferrara

15 SCHEMA DEL SISTEMA DI ACQUISIZIONE TL-OSL 3D ACQUISIZIONE reticolo specchio fenditura ANALISI specchio TERMOREGOLATORE STIMOLAZIONE LAMPADA + FILTRI Ferrara

16 Problematiche: Le principali problematiche sono legate alla preparazione del campione e alla misura della dose assorbita: Studio dei disequilibri radioattivi nelle serie di decadimenti radio-attivi naturali dell U-238 e del Th-232. Un errore sistematico nella datazione TL / OSL può provenire da una errata valutazione della dose annua assorbita dal reperto. Rn-222 in situazioni particolari si può avere una sua fuga dal reperto con un interruzione totale o parziale della catena di decadimento ed un conseguente errore nella valutazione della dose annua. A questo scopo la misura della concentrazione di radon durante il seppellimento viene effettuata attraverso la concentrazione di attività di uno dei suoi discendenti rivenienti da un periodo di dimezzamento elevato. E il caso del Pb-21 (22,3 anni di periodo di dimezzamento) che alimenta il Po-21, emettitore alfa. Come il Rn-222 anche gli isotopi di U / Th / Ra possono trovarsi in condizioni di disequilibrio e pertanto vanno esplicitamente misurati. Ferrara

17 Sviluppi: Le principali problematiche sono legate alla preparazione del campione e alla misura della dose assorbita: Mettere a punto, su terracotta e soprattutto su sedimenti e carbonati, un protocollo di preparazione tramite cromatografia di scambio con traccianti, di deposizione di films elettrodepositati e di misura tramite spettroscopia alfa, realizzando interconfronti con la sede di Bari (che attualmente utilizza procedure, traccianti e resine diverse) e Milano che invece utilizzerà essenzialmente spettroscopia gamma ad alta risoluzione. Studio del fading α e β per il disequilibrio geochimico. Studio dell effetto della presenza di acqua e effetti di attenuazione dovuti alla granulometria. Studio della luminescenza da singolo grano con CCD per misurare la distribuzione spaziale della luce emessa. Ferrara

18 da Dealed a Ridagma Upgrade del sistema di riscaldamento (TL) Upgrade del controllo temperatura (OSL) Misura del disequilibrio radioattivo in materiali geologici Sviluppo di tecniche di misura della radioattività ambientale Ferrara

19 Milestones: FI Set-up linea di preparazione campioni iodio. Misure preliminari con 129I (ricerca parametri Tandem e tuning del fascio). Produzione del prototipo di uno stadio del TOF basato su MCP con prototipazione schede di preamplificazione. Prototipo sistema di controllo e acquisizione. BARI: Continuazione misure con Po-21. Messa a punto delle tecniche di estrazione di elementi pesanti in colonne cromatografiche su resine e di elettrodeposizione. Estrazione di Uranio e Torio. Studio del disequilibrio U- 238 / Th-23. MILANO B.: Upgrade del sistema di misura OSL con risoluzione in lunghezza d onda della curva di shine-down. Valutazione della dose annua, per le varie specie minerali di interesse per la datazione (feldspati e quarzo). Catania: Upgrading di un sistema di misura TL per rivelazione della luminescenza tramite CCD e filtro tunabile. Valutazione delle componenti di dose annua in sedimenti e campioni in disequilibrio radioattivo tramite spettroscopia alfa in films elettrodepositati Ferrara

20 Conclusioni: 14 C: E prevista una forte collaborazione con la Sezione di Milano Bicocca sia per migliorare la riproducibilità dei campioni che per proseguire lo studio dei contaminanti. Nei casi in cui sarà possibile inoltre verranno confrontate le misure ottenute con TL e AMS (metodi di datazione indipendenti e complementari) avvalendosi anche della partecipazione della Sezione di Catania. 129 I: La nuova linea AMS per la misura dello 129 I TSL/OSL: Misure di interconfronto su materiali da siti archeologici (inorganici organici TSL - OSL - 14 C) Verifica di protocolli fine grain su misure di mattoni datati con misure di radioattività naturale. Misure di dose equivalente TL/OSL con fine grain. Le Sezioni di Bari, Catania, Firenze e Milano stanno cercando di integrare e migliorare le loro competenze per dare origine ad una struttura in grado di poter meglio rispondere alle attuali esigenze di carattere archeologico geologico e ambientale Firenze

21 Richieste: A carico dell'i.n.f.n. Strutt ura interno estero consumo traspor ti calcolo manutenzione inventario apparati TOTALI A carico di altri enti BA CT FI MIB Totali Firenze