El ciclotrón

EL CICLOTRÓN

¿QUÉ ES EL CICLOTRÓN?
El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos, Lawrence y Livingstone idearon el ciclotrón que evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.
Un ciclotrón es básicamente una cámara cilíndrica de alto vacío en la que mediante un campo magnético paralelo al eje del cilindro y un sistema de radiofrecuencia para generar un campo eléctrico alternante, es posible acelerar a energías muy elevadas (~10 MeV) partículas elementales (como protones y deuterones) producidas mediante una fuente de iones situada en el centro de la cavidad. Estas partículas se hacen chocar con los blancos, en los que tienen lugar reacciones nucleares que llevan a la obtención de los isótopos emisores.
¿CUÁLES SON SUS APLICACIONES?
El funcionamiento del ciclotrón, inicialmente la partícula cargada q entra en D2 con velocidad v1 debido a la aceleración que le produce al campo eléctrico existente entre las dos des. Bajo la acción del campo magnético describe una circunferencia de radio r1 y frecuencia w (1) y (2). Cuando q sale de D2 se ha invertido al campo eléctrico siendo la partícula acelerada entre las dos des, por lo cual entra en D1 con una velocidad v2 > v1 describiendo una circunferencia de radio r2>r1 (3). Siendo R el radio de las des, la velocidad máxima con que sale la partícula es (4). Su energía cinética final será tantas veces mayor que la que corresponde al voltaje aplicado a los electrodos multiplicado por el número de veces que el ion ha pasado por la región intermedia entre las “dees” (5)[1].
Bqvmr...11= (1) mqBw.= (2)
Bqvmr...22= (3)
MqBRv...Max= (4)
mRBqvmEC2222max...21.21== (5)

TIPOS DE CICLOTRÓN
A. Ciclotrón clásico
Acelerador de partículas en el que se inyecta un chorro de partículas en el seno de un campo magnético, que las acelera en una trayectoria circular. A medida que las partículas ganan energía, el campo las obliga a recorrer una espiral creciente, saliendo al final proyectadas en línea recta del acelerador.

B. Sincrotrón
En 1943 se sugirió una nueva idea para la construcción de aceleradores de partículas similares a los ciclotrones. La idea fue desarrollada en 1945 de forma simultánea por McMillan en EE.UU. y por Veksler en la URSS. El principio de funcionamiento del sincrotrón es idéntico al del ciclotrón, ya que las partículas se aceleran en una trayectoria circular. Sin embargo, para sincronizar con precisión la intensidad del campo que proporciona energía a las partículas con la ganancia de masa de éstas debida a los efectos relativistas.

C. Sincrociclotrones
Hoy en día todos los ciclotrones son en realidad sincrociclotrones, ya que el campo acelerador de las partículas es un campo oscilante similar al usado en un sincrotrón, lo que permite sincronizar con mayor eficacia la ganancia de masa/energía.

D. Micro ciclotrones
Los micro ciclotrones son los ciclotrones más pequeños su función es la aceleración de resonancia de los electrones en el campo eléctrico de frecuencia de microonda. En los imanes de los micro ciclotrones se utiliza, generalmente, una inducción del campo magnético pequeña: diez veces menor, aproximadamente, que en los ciclotrones.

E. Ciclotrones isócronos
Cuanto mayor es la intensidad del campo magnético, tantas más revoluciones hace la partícula cargada en una unidad de tiempo.

¿EN QUÉ CONSISTE LA EXPLORACIÓN POR EMISIÓN DE POSITRONES?

La tomografía por emisión de positrones, también llamada diagnóstico por imágenes PET o exploración PET, constituye un tipo de diagnóstico por imágenes de medicina nuclear.
La medicina nuclear constituye una subespecialidad dentro del campo del diagnóstico por imágenes que utiliza cantidades pequeñas de material radioactivo para diagnosticar o tratar una variedad de enfermedades, incluidas muchos tipos de cáncer, enfermedades cardíacas y otras determinadas anomalías dentro del cuerpo.
Los procedimientos por imágenes de medicina nuclear o radionúclidos son no invasivos y generalmente constituyen exámenes médicos indoloros que ayudan a los médicos a diagnosticar problemas de salud. Estas exploraciones por imágenes utilizan materiales radioactivos denominados radiofármacos o radiosondas.


REFERENCIAS:
http://www.radiologyinfo.org/sp/pdf/pet.pdf

http://www.radiologyinfo.org/sp/pdf/pet.pdf