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Ver el documento (formato PDF)   Rodrígues Ferreira Maltez, Darío Pablo.  "Detección de radionucleidos cosmogénicos mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores"  (2016-03-15)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Una extensa variedad de radionucleidos son producidos por la interacción de los rayos cósmicos de alta energía con la atmósfera de nuestro planeta y con el polvo interplanetario que eventualmente puede arribar a él. Entre estos radionucleidos se encuentran el 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 a˜nos) y el 53Mn (T1/2 ~ 3,7 x 10^6 a˜nos), que gracias a sus largos períodos de semidesintegración, resultan adecuados como trazadores en procesos de interés geofísico cuyos tiempos característicos son del orden de los millones de a˜nos. Además, el 53Mn, por producirse esencialmente fuera de nuestro planeta, es un excelente trazador de la depositación de material extraterrestre sobre la Tierra. Debido a sus concentraciones, de una parte en 10^9 hasta una parte en 10^15 respecto de sus isótopos estables, y actividades específicas extremadamente bajas, estos radionucleidos sólo pueden ser identificados y cuantificados mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS). En este trabajo se aplicó la técnica AMS para la detección de estos radionucleidos con el objeto de estudiar el reciclado de sedimentos submarinos durante la subducción de placas tectónicas y la tasa de depositación de polvo interplanetario en nuestro planeta. En el primer caso las muestras analizadas fueron cenizas y rocas volcánicas y sedimentos extraídos de hasta 250 metros de profundidad por debajo del fondo submarino. En el segundo caso, se analizó una muestra de 1.400 kg de nieve antártica. Todas las muestras fueron procesadas químicamente para la extracción y concentración del elemento de interés y la supresión del isóbaro que interfiere en las mediciones de AMS. Las mediciones de las relaciones isotópicas fueron llevadas a cabo utilizando cuatro aceleradores de diferentes laboratorios, aprovechando las ventajas técnicas de cada uno. Finalmente, mediante el modelado de estos procesos y sobre la base de los resultados obtenidos fue posible determinar rangos para el porcentaje de sedimentos submarinos que participan de la formación de magmas durante la subducción de la placa tectónica de Nazca y establecer una cota superior para la cantidad de polvo interplanetario que ingresa a nuestro planeta. Además de estas dos aplicaciones geofísicas, en el marco de este trabajo se implementó la técnica AMS en las instalaciones del Acelerador TANDAR de forma cuantitativa. Para ello se construyó un sistema de detección que, haciendo uso de las altas energías posibles en este acelerador, permitió la identificación del radionucleido 10Be con la completa supresión de su isóbaro estable 10B. De este modo, se consiguieron en el Acelerador TANDAR, mediciones de relaciones isotópicas 10Be/9Be tan bajas como 5 x 10^−13, nivel de sensibilidad suficiente para realizar la mayoría de los estudios geofísicos con este radionucleido.

Abstract:
A wide variety of radionuclides are produced by the interaction of high-energy cosmic rays with the Earth’s atmosphere and with the interplanetary dust that can eventually reach it. Among these radionuclides are the 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 years) and 53Mn (T1/2 ~ 3,7 x 10^6 years), that thanks to its long half-lives, are suitable as tracers in processes of geophysical interest whose characteristic times are of the order of millions of years. In addition, the 53Mn is an excellent tracer for deposition of extraterrestrial material on Earth because is essentially produced outside our planet. Due to its concentrations of one part in 10^9 to a part in 10^15 with respect to their stable isotopes, and extremely low specific activities, these radionuclides can only be identified and quantified by Accelerator Mass Spectrometry (AMS) technique. In this work, we applied the AMS technique for the detection of these radionuclides in order to study the marine sediment recycling during subduction of tectonic plates and the deposition rate of interplanetary dust on our planet. In the first case, the analyzed samples were volcanic ashes and sediments taken from up to 250 meters deep below the seabed rocks. In the second case, a sample of 1400 kg of Antarctic snow was analyzed. All samples were chemically processed for extraction and concentration of the element of interest and for suppressing the interfering isobar in AMS measurements. The measurements of isotopic ratios were carried out using four different accelerators, taking advantage of the technical characteristics of each one. Finally, by modeling these processes and on the basis of the results obtained it was possible to determine the ranges of percentage of submarine sediments involved in the formation of magmas during the subduction of the Nazca tectonic plate and, set an upper limit for the amount of interplanetary dust entering our planet. Besides these two geophysical applications, in the context of this work, the AMS technique was quantitatively implemented in TANDAR accelerator facility. For this, capitalizing the high potential energy in this accelerator, a detection system was built. It allowed the identification of radionuclide 10Be with complete suppression of its stable isobar 10B. Thus, 10Be/9Be isotope ratio measurements as low as 5 x 10^−13 were achieved in the accelerator TANDAR, sensitive enough for most geophysical studies with this radionuclide.

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Registro:
Título : Detección de radionucleidos cosmogénicos mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores     =    Cosmogenic radionuclides detection by accelerator mass spectrometry technique
Autor : Rodrígues Ferreira Maltez, Darío Pablo
Director : Martí, Guillermo
Director Asistente : Arazi, Andrés
Consejero : Caputo, Cristina
Jurados : Ramos, Víctor
Año : 2016-03-15
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Comisión Nacional de Energía Atómica. Laboratorio TANDAR
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5944_RodriguesFerreiraMaltez
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física Nuclear
Geología / Geofísica
Palabras claves : ESPECTROMETRIA DE MASAS CON ACELERADORES; SUBDUCCION DE PLACAS TECTONICAS; POLVO INTERPLANETARIO; AMS; 10BE; 53MN.; ACCELERATOR MASS SPECTROMETRY; TECTONIC PLATE SUBDUCTION; INTERPLANETARY DUST; AMS; 10BE; 53MN
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