Aceleradores electrostaticos

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“Aplicaciones de la Electrostática”

Introducción:
Los principios de la electrostática han sido la base para el desarrollo de
diversos dispositivos con diferentes aplicaciones. Entre estos se encuentran
los generadores electrostáticos para acelerar partículas elementales, los
precipitadores electrostáticos utilizados para reducir la contaminación
atmosférica de las centralescarboeléctricas, y la xerografía que ha
revolucionado la tecnología del procesamiento de imágenes. A continuación
describiremos el principio de funcionamiento de cada uno de ellos.

Aceleradores electrostáticos:

Los primeros aceleradores se construyeron a comienzos de la década de los
treinta, en el Reino Unido y en E.E.U.U. con el propósito de proporcionar
suficiente energía a iones livianos comohidrógeno y helio, para que penetren a
la región de las fuerzas nucleares. El acelerador británico fue diseñado por
los físicos Cockroft y Walton en Cambridge en 1930, en tanto que E.
Lawrence y M. S. Livingston desarrollaron en Berkeley el primer ciclotrón en
1932. Desde entonces otros aceleradores se han construído para obtener
haces de mayores energías.
La evolución de los aceleradores departículas a lo largo del tiempo indica una
tendencia hacia energías cada vez más altas. Desde los años setenta las
energías se han ido superando desde algo menos de 1 MeV (1 x 106 eV) hasta
cerca de 1 TeV (1 x 1012 eV). El incremento de energía ha sido estimulado por
investigaciones cada vez más profundas en la estructura de la materia. Estas
máquinas han sido fundamentales en generarconocimientos en campos tales
como fuerzas nucleares, reacciones nucleares, producción de radionuclídos,
interacción de radiaciones con la materia y otros. Aceleradores en el rango de
energías menores de 10 MeV son muy abundantes.
Los aceleradores más antiguos fueron construídos principalmente para
realizar investigaciones en física nuclear. En la década de los ochenta, se
inició la producción de untipo de acelerador más compacto y orientado
preferentemente a trabajos aplicados de tipo interdisciplinarios. En los
nuevos destinos estas máquinas continúan generando conocimientos básicos en
campos diversos como física atómica, física del estado sólido, ciencias de los
materiales y otras, al mismo tiempo que transfieren metodologías nucleares a
otras áreas.

El generador de Van de Graaff:Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el
propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20
millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar
contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las
características de los núcleos del material que constituye el blanco.
El generador de Van de Graaffes muy simple, consta de un motor, dos
poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de
cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la
cinta.

En la figura, se muestra un esquema del generador de Van de Graaff. Un
conductor metálico hueco A de forma aproximadamente esférica, está
sostenido por soportes aislantes de plástico, atornilladosen un pié metálico
C conectado a tierra. Una correa o cinta de goma (no conductora) D se
mueve entre dos poleas E y F. La polea F se acciona mediante un motor
eléctrico.
Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están
situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy
próximas pero no tocan a la correa.
La rama izquierda de la correatransportadora se mueve hacia arriba,
transporta un flujo continuo de carga positiva hacia el conductor hueco A.
Al llegar a G y debido a la propiedad de las puntas se crea un campo lo
suficientemente intenso para ionizar el aire situado entre la punta G y la
correa. El aire ionizado proporciona el medio para que la carga pase de la
correa a la punta G y a continuación al conductor hueco A, debido...
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