Detección de radionucleidos cosmogénicos mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores

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Una extensa variedad de radionucleidos son producidos por la interacción de losrayos cósmicos de alta energía con la atmósfera de nuestro planeta y con el polvointerplanetario que eventualmente puede arribar a él. Entre estos radionucleidosse encuentran el 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 a˜nos) y el 53Mn (T...

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Autor principal: Rodrígues Ferreira Maltez, Darío Pablo
Otros Autores: Martí, Guillermo
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2016
Materias:
ESPECTROMETRIA DE MASAS CON ACELERADORES
SUBDUCCION DE PLACAS TECTONICAS
POLVO INTERPLANETARIO
AMS
10BE
53MN.
ACCELERATOR MASS SPECTROMETRY
TECTONIC PLATE SUBDUCTION
INTERPLANETARY DUST
53MN
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5944_RodriguesFerreiraMaltez
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description Una extensa variedad de radionucleidos son producidos por la interacción de losrayos cósmicos de alta energía con la atmósfera de nuestro planeta y con el polvointerplanetario que eventualmente puede arribar a él. Entre estos radionucleidosse 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 comotrazadores en procesos de interés geofísico cuyos tiempos característicos son del ordende los millones de a˜nos. Además, el 53Mn, por producirse esencialmente fuera denuestro planeta, es un excelente trazador de la depositación de material extraterrestresobre la Tierra. Debido a sus concentraciones, de una parte en 10^9 hasta una parteen 10^15 respecto de sus isótopos estables, y actividades específicas extremadamentebajas, estos radionucleidos sólo pueden ser identificados y cuantificados mediantela técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS). En este trabajo seaplicó la técnica AMS para la detección de estos radionucleidos con el objeto deestudiar el reciclado de sedimentos submarinos durante la subducción de placastectónicas y la tasa de depositación de polvo interplanetario en nuestro planeta. Enel primer caso las muestras analizadas fueron cenizas y rocas volcánicas y sedimentosextraídos 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 lasmuestras fueron procesadas químicamente para la extracción y concentración delelemento de interés y la supresión del isóbaro que interfiere en las mediciones de AMS. Las mediciones de las relaciones isotópicas fueron llevadas a cabo utilizandocuatro aceleradores de diferentes laboratorios, aprovechando las ventajas técnicas decada uno. Finalmente, mediante el modelado de estos procesos y sobre la base de losresultados obtenidos fue posible determinar rangos para el porcentaje de sedimentossubmarinos que participan de la formación de magmas durante la subducción de laplaca tectónica de Nazca y establecer una cota superior para la cantidad de polvointerplanetario que ingresa a nuestro planeta. Además de estas dos aplicaciones geofísicas, en el marco de este trabajo seimplementó la técnica AMS en las instalaciones del Acelerador TANDAR de formacuantitativa. Para ello se construyó un sistema de detección que, haciendo usode las altas energías posibles en este acelerador, permitió la identificación delradionucleido 10Be con la completa supresión de su isóbaro estable 10B. De estemodo, 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 lamayoría de los estudios geofísicos con este radionucleido.
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Entre estos radionucleidosse 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 comotrazadores en procesos de interés geofísico cuyos tiempos característicos son del ordende los millones de a˜nos. Además, el 53Mn, por producirse esencialmente fuera denuestro planeta, es un excelente trazador de la depositación de material extraterrestresobre la Tierra. Debido a sus concentraciones, de una parte en 10^9 hasta una parteen 10^15 respecto de sus isótopos estables, y actividades específicas extremadamentebajas, estos radionucleidos sólo pueden ser identificados y cuantificados mediantela técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS). En este trabajo seaplicó la técnica AMS para la detección de estos radionucleidos con el objeto deestudiar el reciclado de sedimentos submarinos durante la subducción de placastectónicas y la tasa de depositación de polvo interplanetario en nuestro planeta. Enel primer caso las muestras analizadas fueron cenizas y rocas volcánicas y sedimentosextraídos 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 lasmuestras fueron procesadas químicamente para la extracción y concentración delelemento de interés y la supresión del isóbaro que interfiere en las mediciones de AMS. Las mediciones de las relaciones isotópicas fueron llevadas a cabo utilizandocuatro aceleradores de diferentes laboratorios, aprovechando las ventajas técnicas decada uno. Finalmente, mediante el modelado de estos procesos y sobre la base de losresultados obtenidos fue posible determinar rangos para el porcentaje de sedimentossubmarinos que participan de la formación de magmas durante la subducción de laplaca tectónica de Nazca y establecer una cota superior para la cantidad de polvointerplanetario que ingresa a nuestro planeta. Además de estas dos aplicaciones geofísicas, en el marco de este trabajo seimplementó la técnica AMS en las instalaciones del Acelerador TANDAR de formacuantitativa. Para ello se construyó un sistema de detección que, haciendo usode las altas energías posibles en este acelerador, permitió la identificación delradionucleido 10Be con la completa supresión de su isóbaro estable 10B. De estemodo, 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 lamayoría de los estudios geofísicos con este radionucleido. A wide variety of radionuclides are produced by the interaction of high-energycosmic rays with the Earth’s atmosphere and with the interplanetary dust thatcan 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 characteristictimes are of the order of millions of years. In addition, the 53Mn is an excellenttracer for deposition of extraterrestrial material on Earth because is essentiallyproduced outside our planet. Due to its concentrations of one part in 10^9 to a partin 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 forthe detection of these radionuclides in order to study the marine sediment recyclingduring subduction of tectonic plates and the deposition rate of interplanetarydust on our planet. In the first case, the analyzed samples were volcanic ashesand sediments taken from up to 250 meters deep below the seabed rocks. In thesecond case, a sample of 1400 kg of Antarctic snow was analyzed. All samples werechemically processed for extraction and concentration of the element of interestand for suppressing the interfering isobar in AMS measurements. The measurements of isotopic ratios were carried out using four differentaccelerators, taking advantage of the technical characteristics of each one. Finally,by modeling these processes and on the basis of the results obtained it was possibleto determine the ranges of percentage of submarine sediments involved in theformation of magmas during the subduction of the Nazca tectonic plate and, setan 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 detectionsystem was built. It allowed the identification of radionuclide 10Be with completesuppression of its stable isobar 10B. Thus, 10Be/9Be isotope ratio measurementsas low as 5 x 10^−13 were achieved in the accelerator TANDAR, sensitive enoughfor most geophysical studies with this radionuclide. Fil: Rodrígues Ferreira Maltez, Darío Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2016-03-15 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5944_RodriguesFerreiraMaltez

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