Masterclass Aceleradores de partículas

Transcripción

1 Unidad de Divulgación Científica del Centro Nacional de Aceleradores (CNA) Masterclass Aceleradores de partículas

2 1. Técnicas experimentales empleadas en el CNA 2. Ley de decaimiento radiactivo y su aplicación en el CNA

3 1.1 Emisión de rayos X inducidos por partículas (PIXE) 1.2 Análisis de átomos desplazados elásticamente (ERDA) 1.3 Análisis por reacciones nucleares (NRA) y emisión de rayos gamma inducidos por partículas (PIGE) 1.4 Espectrometría de retrodispersión Rutherford (RBS) 1.5 Fluorescencia de rayos X (XRF) 1.6 Transmisión de rayos gamma (GRT) 1.7 Ejemplo PIXE

4 Técnicas Técnica no destructiva y multielemental Muestra irradiada por haz de partículas cargas y aceleradas, normalmente protones Permite conocer composición elemental de la muestra y concentración En la colisión se producen vacantes en las capas electrónicas de los átomos de la muestra Otro electrón de capas superiores ocupa vacante y se emite rayo X Los rayos X son característicos de los elementos que los emiten Alta sensibilidad

5 Técnicas Iones pesados acelerados impactan con la muestra y arrancan iones ligeros de la misma La energía de iones que salen depende de su masa, de energía y masa del ión incidente, y del ángulo de retroceso Lascolisionessonelásticas Detección de iones arrancados Identificación masas atómicas y distribución en profundidad Detección de hidrógeno y su cuantificación de especial interés en Ciencia de Materiales por su presencia en materiales tecnológicos

6 Técnicas Ión acelerado posee energía para romper potencial Coulombiano de núcleo de la muestra y penetra en él: reacción nuclear Con las energías típicas del acelerador tándem del CNA (orden del MeV) es posible en núcleos ligeros (Z pequeño) El núcleo se desexcita dando lugar a una partícula ligera y núcleo residual. También rayos γ lo que permite hacer análisis PIGE Determinación concentraciones absolutas y distribuciones en profundidad Perfilado isotópico Estudios de difusión, corrosión, etc. Dispersiones elásticas, Reacciones ión gamma, Reacciones ión ión

7 Técnicas Técnica de alta sensibilidad y no destructiva basada en detección de proyectiles retrodispersados en la muestra analizada El blanco (muestra) es bombardeado por haces de iones del orden de MeV Se considera que la colisión es elástica y que los iones son dispersados con una energía característica de la masa del centro dispersor Determinación precisa de la composición elemental y obtención de perfiles elementales de concentración en profundidad. Determinación de espesores de láminas y de Interfases Mediante Canalización RBS se pueden localizar impurezas en monocristales y conocer la distribución de defectos en profundidad

8 Técnicas Muestras irradiadas por fotones (6 120 KeV) procedentes de tubo de rayos X Ionizaciones en átomos de la muestras y posterior ocupación de vacantes: emisión rayos Xdelamuestra Técnica no destructiva y multielemental Tubo capaz de proporcionar intensidades y energía diferentes Emisión policromática contínua El CNA cuenta con equipo portátil con tubo de rayos X, detector de Si(Li) y láser adicional Permite el análisis in situ de las muestras Permite conocer la composición elemental

9 Técnicas Se incide con rayos gamma de una fuente radiactiva ( 241 Americio) sobre la muestra Estudiando la atenuación de los rayos gamma se obtiene información sobre el coeficiente de atenuación de la muestra, que depende del espesor de la mismos y de su composición Con el estudio de XRF y/o PIXE, completándolo con GRT, se obtiene información sobre la composición volumétrica de la muestra I(x) = I 0 e µρx donde I(x) es la intensidad medida tras atravesar la muestra, I 0 la intensidad sin muestra, ρ la densidad de la muestra, x el espesor y µ el coeficiente de atenuación

10 Técnicas Espectro analizado Espectro original

11 2.1 Introducción 2.2 Aplicación a datación por 14 C 2.3 Aplicación a radiofármacos

12 Decaimiento Radiactividad: capacidad de la materia de emitir radiación (natural o artificial) Causas de emisión: inestabilidad del núcleo Tipos: α,ß +, ß -, γ N(t) = N 0 e -λt A(t) = A 0 e -λt Ley de desintegración radiactiva Actividad: Parámetros: λ, T 1/2, τ, Bq, Ci

13 Decaimiento Determinación de la antigüedad de una muestra orgánica

14 Decaimiento Determinación de la dosis radiactiva de un paciente Colisión con el blanco Corriente alterna

15 Unidad de Divulgación Científica del Centro Nacional de Aceleradores (CNA)