Tomografia de dupla energia aplicada à caracterização de materiais : metodologia para determinação do número atômico e densidade

Abstract

Este estudo apresenta um novo modelo matemático para a determinação do número atômico e da densidade de materiais, utilizando tomografia de dupla energia com um tomógrafo de transmissão de raios gama e um microtomógrafo de raios X. O método proposto baseia-se em uma função algébrica que relaciona o número atômico com a razão de atenuação. A metodologia envolveu o desenvolvimento teórico do modelo, seguido por testes com dados do NIST XCom e experimentos práticos com um tomógrafo de transmissão de raios gama, utilizando fontes de amerício (59,5 keV) e césio (662 keV), além de um microtomógrafo de raios X operando em duas tensões distintas. O desempenho do modelo foi comparado com abordagens de outros autores, analisando elementos com números atômicos entre 6 e 30, abrangendo uma ampla gama de materiais de interesse prático e científico. Os experimentos incluíram também phantoms e amostras de rochas carbonáticas, demonstrando a aplicabilidade da técnica em contextos geológicos e para materiais não elementares. Os resultados mostraram discrepâncias inferiores a 3,5% para o número atômico e até 10,04% para a densidade em materiais elementares com a tomografia de raios gama. Para materiais não elementares, as discrepâncias no número atômico foram inferiores a 5% tanto para o tomógrafo de raios gama quanto para o microtomógrafo de raios X, enquanto os erros na densidade foram menores que 6,5% com a tomografia de raios gama e inferiores a 4,5% com a tomografia de raios X