Instituto Politécnico Instituto Politécnico Nacional.Nacional.

Escuela Superior de Ingeniería Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas.Química e Industrias Extractivas.

Departamento de formación básica.

Electricidad y magnetismo.

M en C. Ma. Felipa Sánchez Salmerón.

Ciclotrón.

Alumnos:

Aguilar Hernández Lino Jair.

García Jiménez Rodrigo de JesúsMedina Espinoza Ianel

Vera Jurado Ernesto MartinGrupo:1IM46

IntroducciónIntroducción

Un Ciclotrón es un tipo de acelerador de Un Ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas. El método directo de acelerar iones partículas. El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita los campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades por medio de la aceleración estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.velocidades sin el empleo de altos voltajes.

CICLOTRONCICLOTRON

Creado por Ernesto Orlando Creado por Ernesto Orlando Lawrence (1901-1958) en 1931Lawrence (1901-1958) en 1931

El ciclotrón permitió producir El ciclotrón permitió producir artificialmente mas de 300 artificialmente mas de 300 substancias radioactivas .substancias radioactivas .

Elementos artificiales como: radio Elementos artificiales como: radio fósforo, radio sodio, los cuales, fósforo, radio sodio, los cuales, resultaron de mucha importancia resultaron de mucha importancia en la lucha contra el cáncer.en la lucha contra el cáncer.

Es un acelerador de Es un acelerador de partículas circular partículas circular que, mediante la que, mediante la aplicación combinada aplicación combinada de un campo eléctrico de un campo eléctrico oscilante y otro oscilante y otro magnético consigue magnético consigue acelerar los iones acelerar los iones haciéndolos girar en haciéndolos girar en órbitas de radio y órbitas de radio y energía crecientes.energía crecientes.

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Se basa en que el Se basa en que el periodo de rotación de periodo de rotación de una partícula cargada una partícula cargada en el interior de un en el interior de un campo magnético campo magnético uniforme es uniforme es independiente del radio independiente del radio y de la velocidad:y de la velocidad:

De este modo, las partículas cargadas se introducen en un De este modo, las partículas cargadas se introducen en un dispositivo con forma de “D” y son aceleradas con un dispositivo con forma de “D” y son aceleradas con un voltaje alterno de frecuencia exactamente igual a voltaje alterno de frecuencia exactamente igual a ωωc. c. A cada A cada

mitad de vuelta la “D” contraria cambia de polaridad mitad de vuelta la “D” contraria cambia de polaridad comunicando a la partícula una energía qcomunicando a la partícula una energía qΔΔV. La velocidad V. La velocidad de la partícula crece de ese modo adquiriendo un valor de la partícula crece de ese modo adquiriendo un valor v v = ωr= ωr igual a: igual a:

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO

El ciclotrón tiene dos placas El ciclotrón tiene dos placas semicirculares huecassemicirculares huecas , que se , que se montan con sus bordes montan con sus bordes diametrales adyacentes dentro de diametrales adyacentes dentro de un campo magnético uniforme que un campo magnético uniforme que es normal al plano de las placas y es normal al plano de las placas y se hace el vacío. A dichas placas se hace el vacío. A dichas placas se le aplican oscilaciones de alta se le aplican oscilaciones de alta frecuencia que producen un campo frecuencia que producen un campo eléctrico oscilante en la región eléctrico oscilante en la región diametral entre ambas.diametral entre ambas.

Como consecuencia, durante un semiciclo el campo eléctrico acelera los iones, formados en la región diametral, hacia el interior de uno de los electrodos, llamados 'Ds', donde se les obliga a recorrer una trayectoria circular mediante un campo magnético y finalmente, aparecerán de nuevo en la región intermedia.

La partícula cargada se acelera entre ellas, llega a la placa que la atrae, la atraviesa y entonces se encuentra con un intenso campo magnético que la hace girar.

La partícula entonces realiza una curva muy cerrada hasta que vuelve a la placa que había atravesado. Mientras se ha cambiado la polaridad de las dos placas: ahora el electrodo que lo atrajo lo repele, y al revés.

De modo que la partícula atraviesa de nuevo el De modo que la partícula atraviesa de nuevo el tubo, pero ahora en sentido contrario al inicial y más tubo, pero ahora en sentido contrario al inicial y más rápido que la primera vez. Cuando sale por el otro rápido que la primera vez. Cuando sale por el otro lado, se encuentra con un campo magnético que la lado, se encuentra con un campo magnético que la hace girar y vuelve a realizar el camino en sentido hace girar y vuelve a realizar el camino en sentido contrario.contrario.

Cada vez que la partícula realiza el recorrido, gira y Cada vez que la partícula realiza el recorrido, gira y vuelve, se mueve más y más rápido de modo que la vuelve, se mueve más y más rápido de modo que la curva que realiza es cada vez más (una espiral), curva que realiza es cada vez más (una espiral), hasta que llega un momento en el que no puede hasta que llega un momento en el que no puede acelerarse más o se saldría del aparato: en este acelerarse más o se saldría del aparato: en este momento se hace que salga definitivamente, tras momento se hace que salga definitivamente, tras haber recorrido el tubo muchas veces y moverse haber recorrido el tubo muchas veces y moverse muy rápidomuy rápido

AnimaciónAnimación

B

APLICACIONES APLICACIONES Medicina nuclearMedicina nuclear Identifica presencia de células tumoralesIdentifica presencia de células tumorales Facilita la investigación para el tratamiento del cáncerFacilita la investigación para el tratamiento del cáncer Producción de radioisótopos necesarios para las Producción de radioisótopos necesarios para las

exploraciones con la técnica de tomografía de emisión de exploraciones con la técnica de tomografía de emisión de positrones (PET)positrones (PET)

Técnicas de irradiación con protones de materiales de Técnicas de irradiación con protones de materiales de interés tecnológico y/o biológico para estudios de daño por interés tecnológico y/o biológico para estudios de daño por irradiación e implantación iónica.irradiación e implantación iónica.

Exploraciones de pacientes por técnica PETExploraciones de pacientes por técnica PET Estudio y desarrollo de nuevos fármacos para la técnica Estudio y desarrollo de nuevos fármacos para la técnica

PETPET