Ciclotron

Universidad de la Frontera
Facultad de Ingeniería, Ciencias y Administración
Departamento de Ciencias Físicas

Integrantes:
Raúl Moya Arriagada
Franco Ferrari Accardi
Profesor:
Julio Valdés Autonell

Introducción
En la compleja y acelerada vida actual la ciencia avanza sin tregua alguna, los avances tecnológicos cada vez son mayores y las precisiones de las nuevas tecnologíascreadas, son incomparables con décadas pasadas. El objetivo de este informe es describir el funcionamiento de uno de los dispositivos de mayor importancia científica, como son los aceleradores de partículas mencionados durante el último tiempo en noticiarios y documentales físicos, su modo de operación, describir su estructura, esquematizar matemáticamente su funcionamiento y también mencionaralgunas de sus aplicaciones.
Gracias a estos descubrimientos los científicos han comenzado a darle utilidades prácticas a estas funcionalidades, y crearon aparatos como selector de velocidades, el espectrómetro de masas con los que pudieron deducir la masa de ciertas partículas, y el ciclotrón, primer acelerador de partículas de forma circular en el que no se necesitaban grandes tensiones. Con este,los científicos han trabajado mucho y le han encontrado diversas aplicaciones prácticas, académicas y experimentales. Con la necesidad de poder controlar con mayor precisión los experimentos relacionados con aceleraciones de partículas, surgió un gran avance de estos, al ir desarrollando dispositivos capaces de controlar sus velocidades, tipo y flujo de estas. Existen dos tipos de aceleradores departículas que se han ido desarrollando a través del tiempo: Acelerador Lineal: Formados por un conjunto de condensadores o placas situados en línea conectadas a un dispositivo que entrega un campo eléctrico alterno. Acelerador Circular: Son aquellos que hacen uso de un campo magnético constante o variable, que curva la trayectoria de la partícula. El acelerador que estudiaremos esde tipo circular y corresponde al Ciclotrón.

El Ciclotrón
El ciclotrón, como mencionamos anteriormente es de tipo circular y fue creado por el científico norteamericano Ernest Lawrence, con ayuda de su tutelado, Stanley Livingston, en 1929-1930, fue el primer acelerador que no utilizo voltajes elevados, que en ese momento se ocupaban para producir partículas cargadas de alta energía queprovocaban ciertas limitaciones practicas, acrecentando las complicaciones experimentales al aumentar el voltaje. Con las características del ciclotrón se podría alcanzar grandes velocidades y sin utilizar altas diferencias de potencial eléctrico.

Partes de un Ciclotrón:

Los principales componentes y sistemas de un ciclotrón son:
1.- El imán: Normalmente de tipo resistivo. Un polo sobre las“D” (Norte) y otro debajo (Sur), generando un campo magnético, perpendicular a la partícula y uniforme, para confinar el haz de partículas. A medida que ganan energía el campo les obliga a describir una trayectoria espiral creciente. 2.- Electrodos huecos: Tienen forma de “D”, se encuentran ligeramente separados y están conectados a un oscilador de alto voltaje. Alternando la cargapositiva y negativa a estas “dees” conseguimos acelerar la partícula. 3.- La fuente de iones: Está formada por cátodos para la producción de protones y deuterones. Estos iones son insertados radialmente en la zona central del imán.
4.- Sistema de extracción del haz: Se encarga de dirigir el haz de iones hacia el blanco utilizando una placa con voltaje negativo una vez que las partículashan llegado al borde externo de las D.
5.- Blancos: Es el lugar donde las partículas impactan.
6.- Detectores: Registran la emisión de energía de la sustancia radiactiva, el tipo de partícula, así como los niveles de radiactividad.
7.- Sistema de vacío: Su finalidad es la de evitar que los iones acelerados colisionen con átomos de gases residuales, con el fin de evitar la creación de...