La spettrometria gamma condotta con i rivelatori HPGe è una tecnica ben consolidata per la misurazione della radioattività in varie matrici (solida, liquida o gassosa). All’Università degli Studi di Ferrara e ai Laboratori Nazionali di Legnaro (INFN) sono stati sviluppati due apparati di misura di radioattività in laboratorio, denominati MCA_RadUNIFE e MCA_RadLNL, i quali sono in grado di misurare un elevato numero di campioni con un alto livello di automazione.

Entrambi i sistemi sono costituito da due detector HPGe coassiali, ma si differenziano rispetto ai parametri che caratterizzano i due rivelatori e in base alla tipologia di raffreddamento, ad azoto liquido e elettromeccanico per il sistema MCA_RadLNL e MCA_RadUNIFE rispettivamente. I due rivelatori HPGe sono posti uno di fronte all’altro alla distanza di 5 cm e sono schermati con rame (dimensioni: 20 cm x 20 cm x 15 cm) e piombo (dimensioni: 10 cm x 10 cm x 10 cm), in modo tale da limitare fortemente il segnale di radioattività proveniente dall’esterno. Grazie all’elevata efficienza ed alle caratteristiche geometriche del sistema, entrambi i sistemi MCA_Rad realizzano misure di attività assoluta con un errore sistematico inferiore al 5%.

MCA_RadUNIFE MCA_RadLNL Rivelatori HPGe Coassiali di tipo p, efficenza relativa del 65% Coassiali di tipo n, efficenza relativa dell' 80% Risoluzione energetica 1.9% a 1.33keV (60Co) 2.1% a 1.33 keV (60Co) Tecnologia di raffreddamento Elettromeccanico (~ - 190° C) Azoto liquido (~ - 190°C) Schermatura Pb (10 cm), Cu (10 cm) Pb (10 cm), Cu (10 cm) Tempo di acquisizione standard ~ 1 ora ~ 1 ora

L'alto grado di automazione delle misure è stato raggiunto dotando i due apparati MCA_Rad di un sistema di caricamento dei campioni, nonché di un lettore di codice a barre, che permettono di realizzare fino a 24 misure giornaliere senza l'intervento di un operatore. I campioni contenuti in contenitori cilindrici di policarbonato di volume pari a 180 cc (75 mm di diametro e 45 mm di altezza) vengono sigillati con un nastro adesivo ed etichettati con un codice a barre. In seguito vengono posti su un caricatore inclinato al termine del quale sono posizionati il lettore di codice a barre e un pistone che introduce i campioni nella camera di misura e li espelle al termine dell'acquisizione.

Il sistema di valvole elettro-pneumatiche presente all'ingresso della camera di misura è azionato ad aria compressa ed il suo movimento è gestito da un software programmato con il lnguaggio grafico Agilent VEE. Nel caso del sistema LNL l’unità di acquisizione dati controlla periodicamente la temperatura dei rivelatori ed aziona, se necessario, la procedura di riempimento dei dewar con azoto liquido. Per entrami gli apparati l’elettronica legata ai rivelatori e il processo di acquisizione degli spettri gamma sono gestiti dal software Maestro®.