Saludos!!!
miércoles, 9 de noviembre de 2016
Presentación final
El lunes 7 de noviembre, fue el día de la presentación final, en la cual brindamos un oral con todo lo que veníamos estudiando anteriormente, junto con una presentación en prezi (que les dejamos el link aquí abajo). Con la fusión de ambas fue que llevamos a cabo nuestro proyecto! Esperamos les guste y quizás sea de ayuda para cualquiera de ustedes!!!!
Nuestro prezi: https://prezi.com/mkpufpl62gjf/aceleradores-de-particulas/
domingo, 6 de noviembre de 2016
Visita al Centro de Oncología y Radioterapia del Litoral (3)
El técnico Erik Ibarra en una actitud de cortesía nos brindó ayuda en el tema
Sistema de rayos X de radioterapia:
Un ánodo y un cátodo, cátodo negativo, ánodo positivo. A un tubo de vacío, que se logra mediante una bomba de extracción iónica, se le aplica una diferencia de potencial que es una tensión baja, luego con un transformador se transforma ese bajo voltaje en un alto voltaje y entonces se aplica una diferencia de potencial en el vacío. El cátodo negativo es un filamento incandescente que se calienta, y al calentarlo en el vacío se generan electrones, esto se da por un principio al que se le denomina termoiónico. Y estos electrones por la diferencia de potencial que se encuentra en ese lugar van a tender a acelerarse contra el ánodo positivo, el cual debe ser de un material de un número z (atómico) elevado, generalmente se utilizan tungsteno o wolframio. Los electrones luego de ser acelerados colisionan contra el ánodo y forman rayos x, los rayos x es una radiación que se puede formar de dos maneras, es decir, hay dos tipos de radiaciones que se forman al momento de la colisión, la primera es la radiación de frenado, ya que, toda la energía cinética que tienen por el movimiento, y como se sabe esa energía va a transformarse, de la misma un 99% se consume en forma de calor y el 1% restante se emite en forma de radiación de frenado. El electrón cuando colisiona, la energía que pierde a parte del calor emite un fotón, y en el gran número de electrones que colisionan, son los fotones que se emiten y estos fotones emitidos son los denominados Rayos X.
La segunda posibilidad, el segundo tipo de radiación es la radiación característica de cada material, que en el caso estudiado es el wolframio o tungsteno. Al electrón chocar con el ánodo, otro efecto que produce es que puede arrancarle electrones al material y esto hace que este átomo de wolframio forme un ion, positivo en este caso por el hecho de perder un electrón negativo, lo que el átomo tenderá a hacer es volver a su forma estable, por lo tanto el mismo reordena sus capas de electrones, cubriendo el espacio que deja libre el electrón y esa diferencia de energía entre las capas es la que se emite en forma de fotón y eso es a lo que se llama radiación característica de dicho material. De todas formas esa radiación se da en menor magnitud que la de frenado y además no es la que se utiliza para los tratamientos de radioterapia.
Kilovolts:
Como el kilovoltaje que se aplicaba era muy poco para lo que se necesita en un tratamiento, al la energía ser poca los electrones y la radiación van a tener unos pocos kilo electrón volts, porque a nivel atómico se pasa a otra unidad, al electrón volt que es lo que se utiliza para terapia
Electrón Volt: es la energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado en un campo eléctrico con una diferencia de potencial de 1 volt.
Luego esos aceleradores llamados catódicos fueron reemplazados por los aceleradores llamados bombas de cobalto, el mismo se utiliza usando un elemento radiactivo, en este caso el cobalto 60.
Al cobalto 59 natural se lo bombardea con neutrones y se obtiene cobalto 60 el cual es activo y tiene una actividad determinada y este cobalto 60 para volver a su condición metaestable sufre una desintegración conocida, se da una desintegración beta, la cual no es utilizada. Continuando, mediante esa desintegración beta el átomo decae a níquel 60, el níquel 60 sigue siendo activo pero mediante una desintegración gamma decae a níquel 60 estable y esa desintegración gamma es la que se va a utilizar para terapia.
La intensidad de los rayos gamma que se utilizan en cobalto 60 es mayor a la de los tubos catódicos de rayos x.
Al decaer estos rayos gamma tienen una media de 1,25 mega electrón volts, 10 veces más que en los tubos catódicos (en los cuales únicamente se llega a kilo electrón volts).
Luego, aproximadamente en los años 40 comienzan a aparecer los aceleradores lineales.
Los mismos con la base de los aceleradores catódicos, lo que se hace es integrar al circuito un amplificador de potencia que transforma los kilo electrón volts en mega electrón volts.
Pero para realizar la radioterapia seguía siendo necesaria aumentar la aceleración de los electrones para generar mayor energía y realizar mejores tratamientos y entonces alrededor de los años 60 entra la guía aceleradora.
Entonces luego de los pasos anteriormente descritos en el funcionamiento de un acelerador catódico, el gran éxito científico fue lograr introducir la guía aceleradora la cual consta de determinada cantidad de cavidades de resonancia en las cuales se crean campos eléctricos alternos, Además vale agregar que se hace un agujero en el ánodo para que los electrones en lugar de colisionar pasen a través del mismo e ingresen en esta guía, allí lo que el electrón encuentra es un campo eléctrico a favor y hace que este se acelere, mientras el mismo pasa por las distintas cavidades lo que hace es ir ganando aceleración continuamente y se forman lo que se llama paquete de electrones, los cuales se encuentran viajando con la misma velocidad y con igual sentido y dirección, pero con diferente energía. Entonces al final de la guía lo que se coloca son electro imanes, los cuales hacen girar a los electrones, y, los que se encuentren con mayor energía realizarán una curva de mayor amplitud, llegando finalmente a la salida de esta ventana de electrones teniendo todos la misma energía cinética.
Luego de que los electrones salen de la cinta lo que se debe hacer es colocar la pista adecuada teniendo en cuenta la patología a tratar, se tienen dos opciones, utilizar un haz de electrones o un haz de fotones (rayos x) vale agregar que también se puede decidir la cantidad de mega electrón volt que voy a necesitar, la amplitud y la forma del campo que abarca el haz (a través de colimadores), etc.
El grupo agradece la colaboración del técnico que servicialmente nos brindó ayuda a la hora de abordar el tema
Visita al Centro de Oncología y Radioterapia del Litoral
El día 20 de octubre visitamos el Centro de Oncología y Radioterapia del Litoral, donde el técnico Erik Ibarra nos explicó el funcionamiento del acelerador lineal de partículas, mediante el cual se realizan diversos tratamientos.
IMAGEN DEL DISPOSITIVO
Principios físicos relacionados con el acelerador de partículas
Como toda gran maquina eléctrica, el acelerador de partículas tiene sus fundamentos teóricos, en el caso del acelerador, los más relevantes se hallan en el ámbito de la física, siendo un poco más específicos, existe una ecuación en la cual se fundamenta todo el estudio y análisis de los aceleradores y en el cual nos centraremos. Esta ecuación no es más que la desarrollada por Albert Einstein y es la siguiente:
Einstein en su teorema de la relatividad nos dice que "La masa es una forma de energía". A partir de esta teoría, nacen dos nuevos conceptos que ya se han podido comprobar durante los experimentos realizados con los aceleradores de partículas y estos son:
1) La energía puede transformarse en masa; cuando las partículas se mueven a velocidades cercanas a la luz, se crea un efecto en donde estas partículas, debido a la cantidad de energía muy grande, ya no pueden aumentar más su velocidad pero sufren un incremento en su masa lo que causa que tengan una masa mucho mayor a la que tienen en reposo.
2) Masas pueden aniquilarse dando energía; por otra parte, sucede que, cuando las masas de los núcleos de 2 o más partículas se unen, liberan energía y muchas veces el núcleo resultante tiende a tener una masa ligeramente menor a la masa que debería tener, es decir, la masa resultante no es directamente la suma de las masas que la conformaron, sino que es levemente menor, por esta razón es que se dice que hubo un desprendimiento de masa o "perdida" de masa liberando energía. De igual manera suceden procesos inversos en los que absorben energía, estos procesos corresponden a la fusión nuclear.
Estos experimentos se los realizan con el fin de conocer un poco más sobre la "base" de toda la materia, es decir, tratar de conocer los componentes más básicos de la materia, lo que se suele denominar como partículas elementales debido a que no se podrían dividir a un nivel más pequeño.
Muchos científicos y físicos afirman que esto implicaría conocer el comportamiento de toda la materia y que consecuentemente entenderíamos mejor el mundo que nos rodea y responderíamos a preguntas como porque los cuerpos se atraen o porque la materia se transforma.
Pero este universo que es de la física de partículas se halla a un nivel sub-sub-atómico, es decir, en unidad de medida de longitud vendría a ser 1*10E-18 metros o inclusive más pequeño.
Estudios relativamente recientes, han determinado la existencia de "partículas elementales" llamadas quarks, las cuales se busca estudiar con la ayuda del acelerador de partículas.
De los secretos del Universo a la vida cotidiana…
Los aceleradores de partículas son algo más que sólo super máquinas gigantes que rompen átomos; sino que también forman parte de nuestro día a día. Eso es porque los aceleradores de partículas son utilizados para crear rayos de alta energía para usarlos en diferentes propósitos. Los usos son para cubrir la gama desde la investigación teórica para aplicaciones médicas, hasta la creación de funcionalidad en objetos comunes. De hecho, puedes usar una versión pequeña a escala de un acelerador de partículas cada día si tienes una televisión.
TELEVISIÓN
Es el más básico y el más común de todos debido a que dentro del televisor encontramos un acelerador lineal, en donde las partículas aceleradas inciden sobre la pantalla emitiendo luz y desvelando las imágenes que vemos, entonces, los aceleradores de partículas proporcionan la energía necesaria para crear una imagen brillante en la pantalla de tu televisor.
Biografía: http://www.monografias.com/trabajos91/acelerador-particulas/acelerador-particulas.shtml#ixzz4OnEYXnPH
http://www.monografias.com/trabajos91/acelerador-particulas/acelerador-particulas.shtml#ixzz4OmvofogD
http://www.monografias.com/trabajos91/acelerador-particulas/acelerador-particulas.shtml#ixzz4OmvofogD
EMISIÓN TERMOIONICA
¿QUÉ ES?
Este fenómeno tiene su origen en la emisión de partículas eléctricas con carga negativa o electrones desde un filamento calentado eléctricamente hacia todas direcciones.
Un detalle importante de señalar es que dicho fenómeno solo se puede originar en la ausencia total de oxígeno, por la razón de que cualquier material que llegue a la temperatura suficiente para causar una emisión termoiónica ardería en la presencia de dicho elemento volviendo esto fenómeno uno artificial ya que no se puede originar en la naturaleza por si mismo.
Esta fue una manera muy básica de explicar este fenómeno físico, mas adelante se trataran otros temas concernientes a termoiónica.
BULBO AL VACÍO
HISTORIA
Inicia tiempo después de la invención del foco o bombilla incandescente a finales de siglo XlX, cuando en1883 Thomas Edison noto que en sus bombillas se formaban depósitos negros en el interior cuando realizaba sus experimentos, así que procedió a experimentar con diversos métodos para intentar evitar la acumulación de aquellos depósitos un método que utilizo fue el señalado en la imagen encontrada mas abajo colocando dentro de la bombilla una placa metálica cargada positivamente. Ahora tomando como referencia lo anterior y la imagen imaginemos que situamos algún aparato para medir voltaje ocorriente eléctrica entre la terminal positiva y la placa metálica encontraremos que esta registra un flujo e electrones o energía eléctrica la cual no existe cuando la placa metálica es cargada negativamente por que los electrones son repelidos cortando el flujo. Este fenómeno es conocido como efecto Edison.
Principio de conservación de cantidad de movimiento
Históricamente, el concepto se remonta a Galileo Galilei. En su obra Discursos y demostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias, usa el término italiano impeto, mientras que Isaac Newton en Principia Mathematica usa el término latino motus (movimiento) y vis motrix (fuerza motriz). Momento y momentum son palabras directamente tomadas del latín mōmentum, término derivado del verbo mŏvēre 'mover'.
En mecánica, a la cantidad de movimiento se le ha otorgado una importante propiedad, que poseen muy pocas magnitudes físicas, siendo esta no más que la propiedad de conservación.
Ésta consiste en que la suma geométrica de las cantidades de movimiento de los cuerpos en interacción se conserva invariable. La suma de las cantidades de movimiento queda constante aunque las cantidades de movimiento de los cuerpos varían, ya que sobre cada cuerpo actúan las fuerzas de interacción.
El principio de conservación de la cantidad de movimiento es una de de las más importante leyes de la naturaleza, demuestra la interacción de dos cuerpo. La misma equivale al Principio de inercia, ya que si la resultante de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es nula, su momento lineal o cantidad de movimiento es constante y si la masa del cuerpo es constante, su velocidad también lo es. Este razonamiento lo podemos expresar como
Los modelos actuales consideran que no sólo los cuerpos másicos poseen cantidad de movimiento, también resulta ser un atributo de los campos y los fotones.
La conservación de la cantidad de movimiento se puede generalizar a un sistema de partículas.
Un sistema de partículas es un conjunto de cuerpos o partículas del que queremos estudiar su movimiento.
La cantidad de movimiento o momento lineal de un sistema de partículas se define como la suma de las cantidades de movimiento de cada una de las partículas que lo forman:
Aunque la cantidad de movimiento del sistema permanezca constante, puede variar la cantidad de movimiento de cada partícula del sistema. El principio de conservación de la cantidad de movimiento es un principio fundamental que se cumple sin ninguna excepción y así se ha confirmado experimentalmente.
Fuerza y cantidad de movimiento
La fórmula F= m*a expresa la segunda Ley de Newton, se puede escribir recordando que la aceleración es igual a la rapidez de variación de la velocidad del cuerpo.
El producto de la masa del cuerpo por la velocidad es una magnitud física que tiene una denominación especial y recibe el nombre de cantidad de movimiento o impulso del cuerpo. Llamamos cantidad de movimiento de un cuerpo al producto de la masa por su velocidad y la variación de movimiento de un cuerpo es igual al impulso de la fuerza.
Validez del principio de conservación de la cantidad de movimiento
Este principio es válido cuando la suma geométrica de las cantidades de movimiento de los cuerpos, que forman un sistema cerrado, queda constante para toda clase de interacciones de los cuerpos de este sistema entre sí.
Fuentes
- https://www.ecured.cu/Principio_de_conservación_de_la_cantidad_de_movimiento
- https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento
martes, 1 de noviembre de 2016
RAYOS X
Rayos X
EL DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS X
Los rayos X fueron descubiertos accidentalmente por el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen, en 1895.
Roentgen, profesor de Física de la Universidad de Wurzburgo, Baviera, estaba realizando experimentos, estudiando los rayos catódicos, con un tubo de Crookes (descarga eléctrica en el vacío) en busca de rayos lumínicos invisibles. Tuvo la idea de operar en un entorno oscuro y de cubrir el tubo con papel negro.
Roentgen, profesor de Física de la Universidad de Wurzburgo, Baviera, estaba realizando experimentos, estudiando los rayos catódicos, con un tubo de Crookes (descarga eléctrica en el vacío) en busca de rayos lumínicos invisibles. Tuvo la idea de operar en un entorno oscuro y de cubrir el tubo con papel negro.
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| Roentgen |
Al pasar por éste la corriente de alta tensión, se produjo un resplandor inmediato en la pantalla fluorescente de platinocianuro de bario que se encontraba sobre la mesa, a cierta distancia del tubo. Al interponer objetos entre éste y la pantalla, se proyectaban sombras sobre esta última. La experimentación posterior con tales radiaciones, le permitió comprobar que afecta una emulsión fotográfica del mismo modo que la luz visible.
De numerosos experimentos dedujo que esta variación era muy diferente de los rayos catódicos de Croques y determinó que la fluorescencia se debía a una radiación invisible más penetrante que la radiación ultravioleta. Sin embargo, al no poder precisar la naturaleza exacta los denominó Rx o incógnito.
Así fueron descubiertos los Rayos X que posteriormente fueron también denominados rayos Roentgen en su honor.
Los Rayos X son, en definitiva, una radiación electromagnética penetrante, cuya longitud de onda es menor que la de la luz visible.
Los Rayos X se producen por el choque contra la materia de electrones acelerados a gran velocidad. En cualquier aparato de Rayos X existe un cátodo emisor de electrones y un ánodo conectado a un potencial fuertemente positivo respecto al cátodo, que atrae a los electrones y que les sirve de blanco contra el que éstos chocan. En general, en los tubos de rayos X actuales, se emplea tungsteno como cátodo, y se ha conseguido una modulación muy fina de la energía de las radiaciones emitidas, y por tanto, de su penetración, a fin de conseguir imágenes más definidas. Los rayos X son radiaciones electromagnéticas de longitud de onda corta, que se propagan en línea recta y a la velocidad de la luz. Tiene gran capacidad de penetración, por lo que se utilizan para obtener imágenes para el diagnóstico. Su poder ionizante es débil, aunque esto no quiere decir que en determinadas circunstancias no puedan causar lesiones.
Los Rayos X constituyen el Principal riesgo de irradiación por vía externa, produciéndose en los generadores de radiodiagnóstico (aparatos de Rayos X), en los microscopios electrónicos, en los tubos catódicos de los televisores, etc.
Los rayos X no se huelen, no se oyen y no se sienten. Al colisionar con la materia producen distintos tipos de efectos; entre los principales están: ƒ
Ionización: producen pares iónicos de dos formas, primaria (por la propia ionización) y secundaria (por las radiaciones emergentes)
Fluorescencia: si inciden los rayos X con materiales capaces de emitir luz, dicho efecto se aplica en imagen para el diagnóstico ƒ
Fotoquímico: cuando incide sobre materiales fotográficos produce un efecto en las emulsiones fotográficas que da lugar a un ennegrecimiento tras el revelado. Esta propiedad se emplea en diagnóstico por la imagen (con rayos X) y en dosimetría (dosímetro de película) ƒ
Biológicos: si interactúan con seres vivos se manifiestan como daños.
Uno de los usos mas comunes es...
Radiografía convencional
Popularmente conocida como rayos X, es una técnica que permite ver la anatomía de órganos y tejidos. El equipo consta principalmente de un tubo que emite rayos X y un detector, que puede ser una película radiográfica (placa) o dispositivos de detección digital. Es capaz de emitir rayos X durante períodos sumamente pequeños, y alcanza con una o dos placas para finalizar el procedimiento.
Los rayos X para radiografía no se obtienen de materiales radioactivos, sino acelerando electrones que luego chocarán contra un blanco metálico. Los fotones son emitidos por los electrones al ser frenados o por procesos que tienen lugar en los átomos del metal.
La imagen se forma porque cada órgano del cuerpo atenúa en mayor o menor proporción el haz de rayos X, según su densidad. Aquellos rayos que logren atravesar el organismo impactarán en el detector formando una imagen, que luego será revelada o procesada por una computadora. La radiografía se emplea, por ejemplo, para observar fracturas en huesos, anomalías pulmonares, estructura dental, etcétera.
BIbliografía:
Radiaciones ionizantes - Usos
¿PARA QUÉ SE USAN LAS RADIACIONES IONIZANTES?
Durante toda nuestra vida estamos expuestos a radiaciones. Muchas de ellas provienen de fuentes naturales que están en el aire, la corteza terrestre, el agua, el espacio; otras son artificiales, es decir, creadas por el hombre.
Las radiaciones ionizantes son aquellas que propagan la energía suficiente como para desprender un electrón de los átomos de los materiales que atraviesa, produciendo en ellos cambios en sus propiedades, incluso en la función celular de los organismos. 
RADIACIONES PARA VIVIR MEJOR
¿Te sorprende? La energía escondida dentro del núcleo de los átomos, es decir energía nuclear, es de donde provienen muchas de las radiaciones ionizantes.
El hombre aplica estos efectos de las radiaciones tanto en medicina como en la industria.
Aquellas aplicaciones industriales en las que se irradian productos con el objeto de esterilizarlos, desinfectarlos (proceso que inactiva agentes patógenos tales como bacterias, virus y protozoos), desinsectarlos (eliminación o exterminio de los insectos) o modificar sus propiedades, se llaman tratamiento por radiaciones ionizantes o irradiación.
Por ejemplo:
Sin irradiación/ Con irradiación Eliminar los microorganismos presentes en alimentos, como hongos y bacterias, para evitar que nos causan enfermedades al consumirlos y para que los alimentos perduren en buen estado por más tiempo.
Limpiador de cocina Eliminar insectos y otros artrópodos que dañan materias primas y productos (madera, telas, papel, harina, etc.), sin perjudicar a estos materiales, ya sea en cambios de color, olor, sin humedecerlos, por ejemplo.
- Transformar los polímeros que componen ciertos materiales, como los plásticos, y otorgarles características especiales (como mayor resistencia al calor y la tracción); fabricar nuevos materiales poliméricos a partir de desechos orgánicos como el bagazo de caña.
- Esterilizar prótesis y tejidos para implantes, es decir que estén libres de bacterias que puedan causar infecciones (por ejemplo injertos de piel para personas que han sufrido quemaduras).
- Esterilizar materiales de uso médico, tales como jeringas, sondas y gasas, para evitar infecciones en los pacientes.
- Controlar el nivel del líquido contenido en un tanque o en un equipo (Industria)
- Detectar imperfecciones en piezas metálicas, principalmente en las soldaduras (Industria metalúrgica).
- En los aeropuertos que el equipaje de mano pase a través de un equipo emisor de rayos X, el cual permite visualizar de forma rápida su contenido sin necesidad de abrirlo.
Determinar la cantidad de humedad en suelos
- El movimiento de las corrientes de agua subterráneas se puede rastrear agregándoles un elemento radioactivo
- Los detectores de humo tienen detector de radiación y un emisor alfa o beta que da lugar a una corriente de ionización constante.
- Tanto la industria textil como la que fabrica películas plásticas emplea elementos radioactivos emisores de partículas alfa para neutralizar la electricidad estática que adquieren los materiales por rozamiento.
- http://divnuclear.fisica.edu.uy/libro/Que_usos_tienen_las_radiaciones_ionizantes.pdf
- http://www.cab.cnea.gov.ar/index.php/muestra-cab-ib/58-espanol/acordion/sedicyt/muestra-cab-ib/159-para-que-se-usan-las-radiaciones-ionizantes
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