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Inovação Tecnológica

IPEN recebe sistema de tomografia com nêutrons

Publicado em 19 julho 2012

Tomografia de materiais

As técnicas convencionais de radiografia, como de raios-X e radiação gama, apresentam algumas limitações que impossibilitam visualizar com maior nível de detalhe a estrutura interna de materiais como água, sangue, óleo, borracha e explosivos.

Um sistema digital para tomografia com nêutrons, que entrou em operação no Instituto de Pesquisas Energéticas (Ipen), permite visualizar em duas e três dimensões a estrutura interna destes materiais ricos em hidrogênio, mesmo quando envoltos por espessas camadas de alguns metais, como alumínio, ferro, aço e chumbo.

O equipamento também possibilita inspecionar materiais radioativos, como elementos de reatores nucleares.

E pode ter aplicações para o estudo da estrutura interna de materiais de diversas áreas, tais como da aeroespacial, arqueológica, médica, biológica e automotiva.

"A implementação desta nova técnica estimulará a abertura de novas linhas de pesquisa na área de imageamento de materiais empregando nêutrons como radiação penetrante", disse Reynaldo Pugliesi.

Radiografia e de tomografia

De acordo com o pesquisador, o sistema já é utilizado para realização de ensaios não-destrutivos de materiais de diversas áreas, como componentes pirotécnicos de engenharia aeroespacial, pás de turbinas de aviões, protótipo de coração artificial e objetos arqueológicos.

E deve ser aprimorado de modo a também permitir inspecionar células de combustível para geração de energia elétrica.

"O sistema de tomografia com nêutrons complementa e amplia os campos de aplicação das técnicas convencionais de radiografia e de tomografia", avaliou Pugliesi.

A inspeção da estrutura interna de materiais utilizando a técnica é realizada irradiando a amostra do material em um feixe uniforme de nêutrons (partículas atômicas que não possuem carga elétrica).

Como funciona a tomografia com nêutrons

Um conversor, composto por elementos químicos com elevada capacidade para absorver nêutrons, como gadolínio, disprósio, boro e lítio, transforma a intensidade de luz transmitida pela amostra em outra radiação, como de elétrons, alfas, prótons e fótons, capaz de sensibilizar um filme convencional para raio X, de modo a formar a imagem da estrutura interna do material.

Ao utilizar um conversor cintilador, a luz emitida pela amostra pode ser capturada por um sensor de uma câmera de vídeo, que possibilita obter e visualizar projeções em duas dimensões da estrutura interna do material analisado em tempo real.

"Por meio deste sistema é possível realizar a análise de processos dinâmicos de líquidos em tempo real", destacou Pugliesi.

Para obter imagens da estrutura interna do material inspecionado em três dimensões é usado uma sistema similar ao de tempo real, mas que captura imagens individuais (tomos) da amostra sob diferentes ângulos, que são armazenadas em um computador e reconstruídas por um software.

Um programa possibilita visualizar detalhes da estrutura interna da amostra do material estudado em um filme tridimensional, a partir do qual é possível localizar, dimensionar ou quantificar espacialmente qualquer detalhe interno de interesse da amostra.

Reator de pesquisas

Segundo Pugliesi, atualmente o equipamento permite realizar algumas poucas tomografias de amostras de material diariamente, mas a ideia é expandir sua utilização.

"Hoje, os maiores usuários desta técnica de tomografia com nêutrons são universidades e instituições de pesquisa. A aplicação rotineira dela exigirá não apenas uma adequação do equipamento, mas também sua aceitação como uma ferramenta de ensaio não destrutivo", avaliou Pugliesi.

O sistema foi instalado em um dos canais do reator nuclear de pesquisa IEA-R1, que já está operando em sua potência máxima, a 5 megawatts, o que possibilitará aumentar o fluxo de nêutrons nas posições de irradiação de amostras, onde são produzidos radioisótopos.

Os radioisótopos são utilizados para produção de radiofármacos para diagnóstico nas áreas de oncologia, cardiologia e neurologia, além de na agricultura, indústria e pesquisa.

Com informações da Agência Fapesp