A espectrometria de raios gama na caracterização de fósseis e artefatos etnoarqueológicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Rodriguez, Duvan Gil
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
ARGILAS
Cerâmicas Etnográficas
EDXRF
FÓSSIL
Espectrometria de raios gama
Razão Th/K
Razão Th/U
Razão K/U
Link de acesso: https://biblioteca.sophia.com.br/terminalri/9566/acervo/detalhe/155329
Resumo: (Doutorado em Química) - Programa de Pós Graduação em Química, Universidade Estadual do Centro-Oeste
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spelling A espectrometria de raios gama na caracterização de fósseis e artefatos etnoarqueológicosGAMMA-RAY SPECTROMETRY IN THE CHARACTERIZATION OF FOSSILS AND ETHNOARCHAEOLOGICAL ARTIFACTSARGILASCerâmicas EtnográficasEDXRFFÓSSILEspectrometria de raios gamaRazão Th/KRazão Th/URazão K/U(Doutorado em Química) - Programa de Pós Graduação em Química, Universidade Estadual do Centro-OesteA espectrometria de raios gama (GRS) é uma técnica da física nuclear amplamente utilizada em muitos setores, incluindo a indústria nuclear, geologia e astrofísica. Ela pode medir as concentrações dos radionuclídeos da série do 238U e da série do 232Th e do radionuclídeo do 40K e fornecer informações valiosas sobre mineralogia, processos geológicos e ambiente de formação. Porém, seu uso em estudos com amostras onde a britagem e homogenização não é possível é limitado devido a problemas de adequação geométrica. Apesar disso, a técnica GRS, utilizada sem controle rigoroso da geometria de medição, pode revelar algumas características interessantes das amostras, principalmente ao analisar as razões das concentrações entre diferentes radionuclídeos das series do 238U e 232Th e do radionuclídeo 40K, procedimento que reduz a influência da geometria nos resultados. Neste trabalho apresenta-se três estudos indagando as potencialidades e limitações da técnica de espectrometria de raios gama aplicada ao estudo de objetos com geometria diversa. Para investigar a influência da geometria nas medições realizadas pela técnica GRS, e avaliar a possibilidade de determinar as razões das concentrações dos radionuclídeos naturais (Th/U, Th/K e K/U) em amostras com diferentes geometrias, foram realizadas medições em uma amostra enriquecida com conteúdo superior ao natural de tório, urânio e potássio. A amostra foi acondicionada em nove cilindros pesando 30 gramas cada. As medições foram realizadas tanto na parte superior quanto na lateral do detector, reproduzindo e variando formas geométricas distintas em cada medição. A metodologia de análise espectral foi feita conforme as recomendações da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) para análise de U, Th e K em rochas, solos e sedimentos, seguida de cálculo simples das razões das concentrações. Os resultados mostraram que a técnica de espectrometria de raios gama é uma boa alternativa para a análise de amostras com diferentes geometrias, se for realizada com razões elementares equivalentes de eTh e eU, determinadas pelos nuclídeos 212Pb (238,63 keV), 214Pb (351,93 keV), 214Bi (1764,49 keV), 208Tl (2614,51 keV) e 40K (1460,82 keV). Seguindo esta mesma metodologia, também foram analisadas 32 amostras fósseis do Museu de Ciências Naturais de Guarapuava, onze (11) amostras de cerâmica e quatro (4) amostras de argila de três comunidades quilombolas de três municípios do estado do Maranhão. Para as amostras dos fósseis, os dados GRS interpretado, forneceram informações sobre os processos de diagênese (mineralização) e as condições redox do ambiente sedimentar em que estes foram formados. Demonstrou-se assim a viabilidade de caracterizar amostras fósseis com geometrias irregulares e densidades variadas utilizando espectrometria de raios gama. No caso das amostras cerâmicas e de argilas, realizou-se um estudo de arqueologia experimental, testando a hipótese da técnica ser eficiente na separação de amostras conhecidas previamente como distintas. Além da técnica de GRS, também foi testada a técnica de fluorescência de raios X por dispersão em energia (EDXRF), ambas aliadas a ferramentas estatísticas multivariadas. Os resultados de ambas as técnicas mostraram a existência de três grupos de amostras, como era esperado. Além disso, outras informações das amostras foram indicadas, tais como o tipo de argilomineral e o potencial redox. Estes resultados sugerem que a técnica de GRS pode ser utilizada em pesquisas relacionadas com amostras arqueológicas e paleontológicas, bem como outras amostras do patrimônio cultural, onde a preservação da sua integridade seja de vital importância.Gamma-ray spectrometry (GRS) is a widely utilized nuclear physics technique across various sectors, including nuclear industry, geology, and astrophysics. It enables the measurement of concentrations of radionuclides from the 238U and 232Th series, as well as the radionuclide 40K, providing valuable insights into mineralogy, geological processes, and formation environment. However, its applicability in studies involving samples where crushing and homogenization are not feasible is limited due to geometric adequacy issues. Nevertheless, GRS technique, when employed without strict control of measurement geometry, can unveil intriguing sample characteristics, particularly when analyzing concentration ratios among different radionuclides of the 238U and 232Th series and the radionuclide 40K, a procedure that mitigates geometry's influence on results. This paper presents three studies examining the potentials and limitations of gamma-ray spectrometry technique applied to the investigation of objects with diverse geometries. To explore the influence of geometry on measurements conducted by GRS technique and assess the possibility of determining concentration ratios of natural radionuclides (Th/U, Th/K, and K/U) in samples with different geometries, measurements were carried out on a sample enriched with higher than natural content of thorium, uranium, and potassium. The sample was packed into nine cylinders, each weighing 30 grams. Measurements were taken both on the top and the side of the detector, reproducing and varying distinct geometric shapes in each measurement. The spectral analysis methodology followed the International Atomic Energy Agency (IAEA) recommendations for U, Th, and K analysis in rocks, soils, and sediments, followed by simple calculation of concentration ratios. The results demonstrated that gamma-ray spectrometry technique is a viable alternative for analyzing samples with different geometries, provided it is performed with equivalent elemental ratios of eTh and eU, determined by the nuclides 212Pb (238.63 keV), 214Pb (351.93 keV), 214Bi (1764.49 keV), 208Tl (2614.51 keV), and 40K (1460.82 keV). Following the same methodology, 32 fossil samples from the Museum of Natural Sciences of Guarapuava were also analyzed, along with 11 ceramic samples and 4 clay samples from three Quilombola communities in three municipalities in the state of Maranhão. In the case of fossils, the interpreted GRS data provided insights into diagenetic processes (mineralization) and the redox conditions of the sedimentary environment in which they were formed. Thus, the feasibility of characterizing fossil samples with irregular geometries and varied densities using gamma-ray spectrometry was demonstrated. For ceramic and clay samples, an experimental archaeology study was conducted, testing the hypothesis of the technique's efficiency in separating previously known distinct samples. In addition to the GRS technique, energy-dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique was also tested, both coupled with multivariate statistical tools. The results of both techniques revealed the existence of three sample groups, as expected. Furthermore, additional sample information was indicated, such as the type of clay mineral and redox potential. These findings suggest that the GRS technique can be utilized in research related to archaeological and paleontological samples, as well as other cultural heritage samples, where preservation of their integrity is of vital importance.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAcesso AbertoSubmitted by Fabiano Jucá (fjuca@unicentro.br) on 2024-09-04T12:32:03Z No. of bitstreams: 1 Tese-Duvan Gil Rodríguez.pdf: 6246966 bytes, checksum: 3ff703cfb08189c16baf6a39e9448d99 (MD5) Made available in DSpace on 2024-09-04T12:32:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-Duvan Gil Rodríguez.pdf: 6246966 bytes, checksum: 3ff703cfb08189c16baf6a39e9448d99 (MD5) Previous issue date: 2024-06-21Unicentro - Departamento de Ciências Exatas e de TecnologiaBASTOS, Rodrigo OliveiraIkeoka, Renato AkioRodriguez, Duvan Gil2024info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf101 f.https://biblioteca.sophia.com.br/terminalri/9566/acervo/detalhe/155329https://biblioteca.sophia.com.br/terminalri/9566/acervo/detalhe/155329Cover: https://biblioteca.sophia.com.br/terminalri/9566/capa/capa?codigo=155329porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTROinstname:Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO)instacron:UNICENTROinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-09-16T14:40:18Zoai::155329Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/PUBhttp://tede.unicentro.br/tde_oai/oai3.phprepositorio@unicentro.br||fabianoqueiroz@yahoo.com.bropendoar:2025-09-16T14:40:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTRO - Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO)false
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