Trabajo Final - Detectores de Alta Resolución

 
  
Fundamen
ntos de Física
a Moderna 
Detectores 
 de Alta Reso
olución: Radi
iografía con N
Neutrones

‐I



 

Detect
tores de
e Alta R
Resoluc
ción: Radiogra
afía con
n 
N
Neutron
nes 


Introd
ducción 
Con el es
studio de la naturaleza atómica de la materia, comenzando co
on la ley de e
electrólisis p
por Michael 
Faraday  y  posteriormente  con  el estudio  d la  mecán
de 
nica  cuántica se  llegó  a  la  descripc
a, 
ción  de  los 
elementales,  moléculas  y sólidos.  De interés  particular  y  pa propósito de  este 
 
y 
e 
ara 
os 
átomos,  partículas  e
uiridos sobre 
 los neutrones y cómo aplican estos  conceptos 
trabajo,  se trabajará con los conceptos adqu
geniería, para
a este caso se
e abordará eel tema de la Radiografía con Neutron
nes, además se definirá 
en la ing
la  resolu
ución  espacial  como  un habilidad para  ident
na 
d 
tificar  distint
tivamente  c
característica para  un 
as 
tamaño específico [4
4].  
Histórica
amente,  después  del  de
escubrimient del  neutr
to 
rón  por  James  Chadwick en  1932,  la  primera 
k 
imagen  de  baja  reso
olución  obte
enida  utilizan neutronndo 
nes,  fue  en  1
1955  por  J.  Thewlis.  Sin embargo, 
n 
antes  de  est se  utilizab rayos  X  para  genera imágenes  en  el  estud de  la  rad
to 
ban 
ar 
dio 
diografía.  A 
mucho  a
diferencia de los rayos X, las imá
ágenes obten
nidas con neutrones pueden en muchos casos se
er de mejor 
ón, ya que lo
os rayos X, a
al penetrar la
a materia, interactúan coon los electro
ones, mientr
ras que los 
resolució
neutrone
es interactúa
an con el núc
cleo [1]. En la
as siguientes figuras 1 y 2
2 se ven las diferencias,  

1

2
     Figura 1
1: Radiografía d
de una cámara con Neutrones                            Figura 2: Radiog
grafía de una cám
mara hecho con R
Rayos X  

                                                            
1 Extraído d
de: http://www.at
ti.ac.at/~neutrop
pt/experiments/Radiography/radio
ogaphy.html 

 

2

 Extraído d
de: http://www.at
ti.ac.at/~neutrop
pt/experiments/Radiography/radio
ography.htm 

 C. Sanch
hez y M. Maldonado                                                                                                                               1 
 

 
  Fundamentos de Física Moderna 
Detectores de Alta Resolución: Radiografía con Neutrones

‐I



 
La  claridad  de  la  imagen  varía  según  la  densidad  del  material  observado,  esta  interacción  con  los 
electrones cambia la claridad teniendo en cuenta que a mayor densidad, menor claridad. Este fenómeno 
recibe el nombre de Atenuación. Sin embargo, para elementos livianos o de baja densidad  como el boro y el litio, la atenuación es considerable al utilizar neutrones debido a que los atenúan fuertemente. 
Generalmente,  la  fuente de neutrones  es un  reactor  nuclear  que  puede  proporcionar  un  flujo  alto  de 
neutrones.  Algunos  trabajan  con  fuentes  de  isotopos  de  neutrones  porque  éstos  ofrecen  movilidad  y reducen los costos, sin embargo, las densidades de neutrones son mucho más bajas y por lo tanto las 
imágenes son de más baja calidad.  
Para producir una imagen con neutrones, el proceso es el siguiente: 
1) Colocar una fuente de neutrones para bombardear un objeto en específico. 
2) Después  de  haber  sido  producido  el  haz  de  neutrones  se  deben  frenar  o  moderar  a  una velocidad específica utilizando agua, polietileno o grafito según el nivel de energía que se desee, 
haciendo que los neutrones choquen con núcleos atómicos para reducir la velocidad.  
3) Debido a que los neutrones viajan en direcciones diferentes, deben ser colimados para producir 
una buena  imagen.  Por  lo tanto, se utiliza una  abertura que limita  la entrada  de  neutrones al 
colimador,  teniendo  en  cuenta  que  si  es  grande  la  abertura  el  haz ...