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Submitted by Marlon Silva (marlonviniciuspacheco@gmail.com) on 2021-02-17T15:36:55Z No. of bitstreams: 1 EricaSilvaniSouza.pdf: 4905817 bytes, checksum: f4218da7450199bd628e1d7c42032e8f (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-17T15:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EricaSilvaniSouza.pdf: 4905817 bytes, checksum: f4218da7450199bd628e1d7c42032e8f (MD5) Previous issue date: 2018-02 Este trabalho propõe uma nova abordagem para caracterizar a divergência de um feixe de nêutrons, definida como o desvio em relação à um um feixe paralelo ideal, sendo expressa por sua Rocking Curve – RC. De acordo com este conceito, cada ponto da fonte emite nêutrons de um modo heterogêneo segundo um perfil em forma de sino. Com a RC é possível determinar o impacto de agentes degradadores sobre a qualidade de neutrongrafias. Neste trabalho um procedimento inverso é aplicado, usando-se uma neutrongrafia para se determinar a RC. Para isso, imagens experimentais são comparadas com sintéticas geradas em condições similares. A RC da imagem sintética que exibe a maior semelhança com a experimental define a divergência do feixe. Um procedimento equivalente foi empregado para determinar a razão L/D. Ambos procedimentos produzem resultados consistentes com diferentes métodos previamente relatados. Entretanto a abordagem RC representa mais fielmente o padrão de nêutrons que atingem o detector, além de não requerer um objeto-teste de alta precisão como exigido pela técnica L/D. Todo o tratamento de dados é incorporado em um programa Fortran 90 especialmente escrito. A técnica foi aplicada para determinar a divergência do feixe de nêutrons no canal principal do reator Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear. A RC resultante foi utilzada para se obter a curva PSF x Espaçamento objeto-detetor, essencial para restaurar imagens por deconvolução. A superior qualidade das neutrongrafias restauradas pelo algoritmo de Richardson-Lucy com a PSF determinada – ao contrário das demais – ratifica adicionalmente a solidez e robustez do algoritmo desenvolvido. This work posits a novel approach to characterize the divergence of a neutron beam, defined as the deviation from an ideal parallel beam expressed by its Rocking Curve – RC. After this concept, every point of the source emits neutrons in a nonhomogeneous fashion following a bell-shaped profile. With the RC it is possible to assess the effect of degrading agents upon the quality of neutron radiographs. In this work an inverse procedure is applied, by using a neutron radiograph to find the RC. For that, experimental images are compared with synthetic ones generated under similar conditions. The RC semi-width of the synthetic image exhibiting the closest resemblance with the experimental one defines the beam divergence. An equivalent procedure has been employed to evaluate the L/D. Both procedures yielded consistent results with previous different methods. Yet, the RC forecasts better the neutron pattern hitting the detector and does not need a precisely machined test-object as required by the L/D approach. All data treatment is embedded into an ad hoc written Fortran 90 program. The technique has been applied to determine the divergence of the neutron beam at the main port of the Argonauta reactor in Instituto de Engenharia Nuclear. The related RC has been used to get the curve PSF x Object-detector Gap an essential data to restore images by deconvolution. The better quality of radiographs restored by the Richardson-Lucy algorithm with the correct PSF – rather than any other one – ratified once more the soundness and robustness of the developed algorithm.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:12:40Z No. of bitstreams: 2 Erica Silvani Souza Pt 1.pdf: 480040 bytes, checksum: ac04814ae4c2a98a16b6535086191e92 (MD5) Erica Silvani Souza Pt 2.pdf: 6569743 bytes, checksum: a586e8a8008a33b032732b0d33b40852 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Erica Silvani Souza Pt 1.pdf: 480040 bytes, checksum: ac04814ae4c2a98a16b6535086191e92 (MD5) Erica Silvani Souza Pt 2.pdf: 6569743 bytes, checksum: a586e8a8008a33b032732b0d33b40852 (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 Non-destructive testing is an essential approach whenever a piece of equipment, device, or component should not be submitted to a destructive or invasive procedure due to safety reasons, high costs or other physical or logistics constraints. Within this frame, transmission radiography with gamma-rays and thermal neutrons are unique techniques to inspect an object and unveil its inner structure thanks to their capability to pass through a wide range of materials employed in the manufacturing industry. Roughly, as a rule of thumb, gamma-rays are more attenuated by heavy materials, while thermal neutrons are attenuated by the light ones, making them complementary tools. This work presents the results obtained in the inspection of several mechanical components through neutron and gamma-ray transmission radiography. The 4.46 x 105 n.cm-2.s-1 thermal neutron flux available at the main port of the Argonauta research reactor in Instituto de Engenharia Nuclear has been used as source for the neutron radiographic imaging. The 412 keV gamma-ray emitted by 198Au, also produced in that reactor, has been used as interrogation agent for the gamma radiography. Imaging Plates - IP specifically designed to operate with thermal neutrons or with X-rays have been employed as detectors and storage devices for each of these radiations. These devices exhibit several advantages with regard to the conventional radiographic film. Indeed, besides a higher sensitivity and reusability, a dark chamber and a cumbersome chemical processing is not required for the development. Instead, it is carried out by a laser beam which interrogates the electric state of the crystal lattices of the IP, yielding a final digital image. Performances of both Image Acquisition Systems so constituted have been evaluated with regard to sensitivity, spatial resolution, linearity and dynamic range, including a comparison with the neutron radiographic system employing films and a Gd foil as neutron-to-charged particle converter. Besides this characterization, several pieces of equipment, have been radiographed with both systems aiming at the evaluation of their capability to unveil the inner features of these components and to detect abnormal structures or states. Within this frame, a neutron radiography detected the presence of remaining ceramic material - employed as a mold during the manufacturing process - in the cooling channels of a turbo-fan stator blade, which should be free of it. Neutron and gamma-ray radiographs have also shown the damaged rheostat of an automotive pressure probe, but the last one exhibited a better spatial resolution corroborating thus the results obtained during the characterization of both systems. The homogeneity of distribution of the stuff encapsulated in an explosive lead-gasket used in the aero-space industry has also been verified by neutron radiography, for this metal is fairly transparent to neutrons but opaque enough to the hydrogen-bearing explosive material. A diversity of other instruments and components such as variometer, altimeter, aeronautical compass, automotive fuel injector, photo-camera, computer hard disk, step-motor, electronic connectors and bullets have been as well radiographed with both systems addressing their ability to unveil different features according to the type of the employed interrogating agente. Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios γdekeV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . Imaging Plates , especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e range dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente empregado como molde no processo de fabricação nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador.