A neutrongrafia, semelhante a outras técnicas radiográficas, consiste em um feixe de radiação (feixe de nêutrons) que atravessa um determinado objeto e sensibiliza um sistema de registro de imagem. Os nêutrons podem ser obtidos por fontes naturais como o Califórnio-252 que produz nêutrons por processo de fissão e o Amerício-Berílio (Am-Be) que o produz através de uma reação nuclear.
Os nêutrons podem ser obtidos em geradores e reatores nucleares que proporcionam maior intensidade e fluxo no feixe de nêutrons.
A forma como os nêutrons interagem com a matéria, no entanto, difere totalmente como os fótons X ou gama interagem. Enquanto fótons interagem com os elétrons orbitais dos átomos, nêutrons o fazem com os núcleos.
A neutrongrafia permite avaliar materiais mais leves que não atenuam raio X ou gama como o hidrogênio, o boro, berílio, lítio, nitrogênio e o oxigênio, podendo penetrar também outros materiais muito mais pesados.
Figura 1: Técnica de neutrongrafia (Fonte: Luciano Santa Rita).
A neutrongrafia é uma técnica utilizada para ensaios não destrutivos (END) que são ensaios realizados em materiais para verificação de existências ou não de descontinuidades ou defeitos, sem alterar as características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais da amostra sem interferir em seu posterior uso.
Os ensaios não destrutivos são amplamente utilizados para a verificação de fissuras internas em tubulações metálicas, em manutenção de soldas, nas indústrias de petróleo, naval, aeronáutica e automobilística.
O contraste neutrongráfico entre materiais nas imagens obtidas é função da diferença entre as seções de choque dos materiais constituintes. Por isso, quando se realiza um ensaio neutrongráfico com nêutrons térmicos de objetos contendo hidrogênio em sua composição, sua imagem é revelada, mesmo quando encapsulado por metais pesados, como o chumbo e aço.
Para a obtenção das imagens é necessária uma fonte de nêutrons, um colimador, um objeto a se inspecionar e um detector plano. O objeto é posicionado entre a saída do colimador e um detector, que registra a imagem bidimensional da amostra (como demonstra a figura acima).
A imagem registra as informações sobre a intensidade do feixe de nêutrons que foi atenuado ao atravessar o objeto, dependendo da composição e da estrutura interna dele.
Figura 2: Neutrongrafia: sistema eletrônico de imageamento (Fonte: Luciano Santa Rita).
Neutrongrafia utilizando CCD (Fonte: Universidade Federal do Rio de Janeiro).
Figura 3: Radiografia de uma câmera fotográfica Raios X (a) x Nêutrons (b). (Fonte: Luciano Santa Rita).
A radiografia por feixe de nêutrons é também utilizada na detecção de drogas e explosivos através de um sistema de detecção da radiação eficiente, por inspecionar uma grande quantidade de amostras com rapidez, sensibilidade, especificidade e decisão automatizada, utilizando feixes de radiação com grande poder de penetração. A inspeção por neutrongrafia permite uma grande precisão na detecção de drogas mesmo que ocultas por materiais pesados.
Um equipamento de neutrongrafia industrial projetado para inspeção em tempo real, pode proporcionar o controle de bagagens automaticamente no que se refere a explosivos, armas, drogas, e material nuclear levados por passageiros em trânsito. Esse método beneficia os trabalhos intensivos de apreensão desses materiais, que geralmente veem ocultos por outros com o propósito de mascarar uma vistoria não automatizada. No caso do controle de drogas, como o material constituinte é orgânico e, portanto, rico em hidrogênio e carbono, mesmo se escondido em materiais pesados, pode ser detectado não destrutivamente, por neutrongrafia.
Além de aeroportos, portos, estações rodoviárias e ferroviárias, o método de inspeção por neutrografia também pode ser utilizado pelos Correios, por onde passa uma grande quantidade de volumes num curto espaço de tempo.
Figura 4: Cocaína em pasta (1) oculta por espessura de 5 mm de ferro (3) (Fonte: PEN/COOPE/UFRJ).
Figura 5: Cocaína em pó amostras (1) e (2) ocultas por uma espessura de 10 mm de chumbo (4) (Fonte: PEN/COOPE/UFRJ).
Fonte: Revista CONTER com adaptações.
