Laboratório virtual de física moderna: sistema para espectrometria gama

• da Silva, Nelson Canzian ^[1]
  1. [1] Departamento de Física, UFSC
• Localización: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, ISSN-e 2175-7941, Vol. 32, Nº. 2, 2015, págs. 542-562
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Modern physics virtual laboratory: gamma spectrometer system
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• Resumen
  • English

    This paper describes how was implemented a computer simulation of an ionizing radiation detection system similar to those found in traditional modern physics laboratories. The simulation models a system with radioactive “sources” of photons with well-defined energies and a “detector” that behaves like a photon spectrometer (scintillator + photomultiplier tube + multichannel analyzer). As with the real system, besides choosing the source, it is possible to adjust the high voltage applied at the photomultiplier tube, the gain of the analog amplifier and the conversion gain of the multichannel analyzer, observing the corresponding changes in the acquired “data”. There are presented and discussed results obtained with the simulator for some experimental set-ups (energy calibration, identification of unknown energies, system energy resolution, etc.). The simulation was used with two groups of undergraduate students from a distance learning physics course at UFSC in 2011 and 2014, along with the execution of the real experiment. Throughout the text there are comments on the motivations and problems of using simulations in this context. Finally, it is discussed how this work relates to the main goals of introductory physics laboratories, according to an American Physical Society committee especially created to evaluate that.   

  • português

    O artigo descreve como foi implementada uma simulação computacional de um sistema de detecção de radiação ionizante semelhante ao encontrado em tradicionais laboratórios de física moderna. A simulação modela um sistema composto por “fontes” radioativas emissoras de fótons com energias bem definidas e de um “detector” de comportamento semelhante a um sistema de espectrometria de fótons (cintilador + fotomultiplicadora + analisador multicanal). Como em um sistema real, além de escolher a fonte, é possível ajustar a tensão na fotomultiplicadora, o ganho do amplificador e o ganho de conversão do analisador multicanal, observando-se o efeito disso nos “dados” adquiridos. São apresentados e discutidos resultados obtidos com o simulador para alguns roteiros de experimentos (calibração em energia, identificação de energias desconhecidas, determinação da resolução em energia etc.). A simulação foi utilizada com duas turmas do curso de licenciatura em física a distância da UFSC em 2011 e em 2014, associadas à realização do experimento real. Permeando o texto são discutidas as motivações e os problemas do uso das simulações neste contexto. À guisa de conclusão é discutido como o trabalho se relaciona às principais metas dos laboratórios introdutórios de física, segundo um comitê da American Physical Society especificamente constituído para isso.