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Ciclotron

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by

Adrian Telleria

on 25 October 2012

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Transcript of Ciclotron

El ciclotrón consta de de dos cajas planas semicirculares, denominadas “des” (D1 y D2).

Estas “des” se hallan entre los polos de un electroimán lo bastante grande para proporcionar un campo magnético lo suficientemente constante sobre la superficie total de las “des”. Fig. Recorridos iniciales de una partícula en un ciclotrón







Donde Rmax = radio de la D R2 R1 v2 v2 v1 v1 vo El ciclotrón es la máquina diseñada para cumplir esos preceptos teóricos. FUNDAMENTOS FÍSICOS θ v B F CARGAS ELÉCTRICAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO

Fuerza magnética:
(Lorentz)



Fuerza centrípeta:

Entonces: FUNDAMENTOS FÍSICOS Frecuencia de Ciclotrón IBTEN
(Instituto Boliviano de Ciencia Y tecnología Nuclear)
La Paz Bolivia PRINCIPIOS FÍSICOS BÁSICOS DE
UN SISTEMA CICLOTRÓN Energia de la partícula cargada El ciclotrón de Lawrence y Livingston LOS PRIMEROS ACELERADORES RESONANTES θ Elementos Componentes de un ciclotrón Expresión de la velocidad de partícula cargada Principio de funcionamiento Se hace pasar partículas cargadas a través de un campo eléctrico y magnético perpendiculares entre si.
La energía cinética de estas partículas incrementa en el campo eléctrico y la dirección cambia en el campo magnético.
El ciclotrón consta de dos cámaras metálicas en forma de D, llamadas "Dees" donde se genera el campo eléctrico (E) en medio de ellas y el campo magnético (B) perpendicular al plano de las "Dees". Fig 1. Parte interna de un ciclotrón La partícula cargada experimenta un fuerza centripeta al momento de ingresar a la región con campo magnético B, dada por: Y utlizando la Fuerza de Lorentz, sabiendo que B es perpendicualra a v y combinandola con la anterior ecuación, tenemos : Fig 2. Trayectoria de la partícula cargada q bajo la influencia de un campo magnético B perpendicular hacia afuera de la pantalla. Se sabe que la velocidad angular es : Por lo tanto el periodo será: Frecuencia de ciclotrón: La energía cinética esta dada por: Utlizando el valor de la velocidad máxima tenemos: En 1924, el Sueco G. Ising propuso aumentar la energía en un tubo de electrones reemplazando el único gap en el que se aplicaba una tensión DC por una serie de electrodos huecos entre los que generaba una “onda portadora “aplicando tensión alterna de alta frecuencia mediante líneas de retardo.
En 1928 el Noruego R. Wideröe observo que la propuesta de Ising nunca llegaría a funcionar pues los electrodos, reflejarían la onda. El dispositivo funciono, pero solo suministro
900kV. Corrigió la idea introduciendo una tensión alterna que cambiaba el sentido cuando la partícula acelerada estaba en el interior de los que llamo “tubos de deriva” En 1929, R. Wderöe mejorando una idea de G.Ising diseño como tesis doctoral un acelerador de dos etapas, alimentado por una tensión alterna. Consiguió acelerar iones de Na hasta 50KeV en dos etapas de 25 KeV. En el mismo año, E.O. Lawrence, a partir de los dibujos de diseño de Wideröe, entendió el fundamento del acelerador, se le ocurrió, que adaptando el diseño a orbitas espirales se podía realizar el proceso de aceleración. El primer Ciclotrón de 4 pulgadas fue muy simple pero probo con éxito el principio de resonancia magnética Para E. Lawrence el único límite era el tamaño del imán. Antes de que se completara el ciclotrón de 27 pulgadas ya pensó en uno de 60 pulgadas, que debía proporcionar hasta 16 MeV. El físico teórico H. Bethe calculo que el límite superior en energía era de 20MeV para protones. Por encima de dicha energía, los protones
aumentan su masa apreciablemente y la condición de resonancia magnética dejaría de cumplirse. El único emisor de positrones decuado es el isótopo F-18 : T1/2 = 110 min
En su desintegración no se emite radiación gamma que interfiera con la gamma útil de aniquilación Positrón = antimateria del electrón (un leptón). No confundir con el protón (un hadrón formador de núcleos) Comparación del proton y positrón Reacciones Nuleares en la producción
y uso del F-18 Producción del isótopo Desitegración del isótopo Proceso de aniquilación Ley de decaimiento radiactivo Por ejemplo, suponga que preparó 10 mCi de F-18, al término de una de 3 horas se 3,2 mCi y no se podrá realizar el estudio. Propiedades físicas del Fluor
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