descripción del ciclotrón

7/25/2019 Descripcin Del Ciclotrn

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Introduccin a los aceleradores de partculas

Hacia los aos 1950 se empezaron a tener mquinas, los aceleradores de partculas, que

podan acelerar los protones y electrones hasta altas energas de los rayos csmicos pero

en condiciones ms controladas.

l generador desarrollado por el !sico de "an der #raa!, que reci$e su mismo nom$re,

!ue uno de los primeros aceleradores de partculas.

Introduccin al acelerador de partculas lineal "LINAC":

n 19%&, el ingeniero noruego 'ol! (inder)e, que tra$a*a$a en +lemania inent una

mquina para alcanzar energas ms eleadas que las conseguidas por el generador de

"an der #raa!, el acelerador lineal o -/+-. n lugar de ser aceleradas una sola ez,

las partculas reci$en impulsos sucesios cada ez ms largos acoplados a camposel2ctricos. l inconeniente de este tipo de aceleradores lineales es que para alcanzar

energas interesantes de$e ser demasiado largo para ca$er en un la$oratorio.

Acelerador lineal o LINAC


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Introduccin al acelerador de partculas en espiral ciclotrn:

n 1930, el !sico stadounidense a4rance, inent el ciclotrn. as partculas descri$an

r$itas espirales o$ligadas por un campo magn2tico potente aceleradas por un oscilador

el2ctrico de alta !recuencia sincronizado con la rotacin de las partculas. n su !orma

!inal la mquina consista en dos ca*as de metal semicirculares 6dees7 del ciclotrn8

separadas por un espacio y colocadas entre los polos planos de un electroimn. os

protones introducidos en el centro de la mquina reci$an un impulso el2ctrico cada ez

que a$andona$an el espacio entre las ca*as 6dees78. + medida que la energa i$a

creciendo las partculas i$an descri$iendo circun!erencias de radio cada ez mayor. n

los aos 1930, se construyeron en er:eley ;niersidad de ali!ornia, ;.


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Introduccin al acelerador de partculas circular sincrotrn:

Cespu2s de la segunda guerra mundial, el cient!ico stadounidense d4in =c=illan,

inent un nueo acelerador de partculas, el sincrotrn. n lugar de dar ueltas en espiral

hacia el eBterior como en el ciclotrn las partculas permanecan en r$ita circular en el

interior de un tu$o en el que de$e eBistir el aco mayor posi$le. l enorme imn circular

se reemplaza$a por un anillo de imanes ms pequeos en !orma de . on este

dispositio se podan acelerar las partculas hasta elocidades prBimas a las de la luz.

>ara tener en cuenta los e!ectos sutiles de la teora de la relatiidad restringida de

instein, el campo el2ctrico acelerador y el campo magn2tico que cura$a las trayectorias

esta$an sincronizados con el aumento regular de las energas.

n 195% el primer sincrotrn de protones alcanz 3 #e" 3 gigalectrn oltio8 en el

la$oratorio nacional de roo:haen cerca de uea ?or: y se le llam osmotrn ya que

era el primero en alcanzar energas prBimas a la de los rayos csmicos.

Sincrotrn


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Introduccin al acelerador de partculas circular Bevatrn:

>osteriormente, en 1955, se puso en marcha el eatrn en er:eley que produca A #e"

y !ue capaz de producir los primeros antiprotones, contrapartidas de los protones en la

antimateria. stas dos primeras mquinas iniciaron el camino a otras muchas...

Bevatrn

Tipologa de ciclotrones


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fig...!. Ciclotrn vertical

Ciclotrn horizontalE s aquel ciclotrn en el que la trayectoria que sigue la partcula est

contenida en un plano horizontal.

fig.... Ciclotrn ori#ontal

Descripcin del ciclotrn.

os ciclotrones utilizados en inestigacin $iom2dica son capaces de acelerar tanto

protones como deuterones.

l rango de energas de las partculas oscila entre los siguientes aloresE


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$e 10 a 20 %e& para

protones. $e 5 a 10 %e& para

deuterones.

os principales componentes de un ciclotrn sonE

F/mn

F


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DIAGRAMA DE BLOQUE !RI"#I!ALE DEL ITEMA !ET Trace General Electric


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$.$.$. I%&n

El i%&n, normalmente de tipo resistio genera el campo magn2tico para con!inar el haz

de partculas, protones y deuterones. l campo magn2tico medio empleado para

mantener la trayectoria de los deuterones ser mayor que el necesario para mantener la

trayectoria de los protones.

$.$.'. iste%a de radio(recuencia )R*+

El siste%a de radio(recuencia 'G8, alimenta a las 6dees7 que sern generalmente deco$re macizo, re!rigeradas. Cicha re!rigeracin es oportuna que sea por conduccin, para

prescindir as de agua de re!rigeracin dentro de la cmara del ciclotrn, minimizando el

riesgo de !ugas asociado. + modo de e*emplo, suponiendo que el ciclotrn est2

compuesto por dos JdeesK a 30L, 2stas tra$a*aran en el segundo para protones8 y cuarto

armnico para deuterones8 respecto a la !recuencia de giro de la partcula.


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$.$.,. La (uente de iones

La (uente de iones, est !ormada por ctodos para la produccin de protones y

deuterones. stos iones son insertados radialmente en la zona central del imn. l

cam$io de protones a deuterones se realiza de !orma automtica, modi!icando tanto la

!uente de iones como la !recuencia de la 'G.

'uente de iones

$.$.-. iste%a de etraccin del /a0

iste%a de etraccin del /a0, el cual se encarga de dirigir el haz de iones hacia el

puerto de salida. +ntes de la incidencia en el sistema de eBtraccin, el haz contiene iones

negatios, que trazan una r$ita en !orma de espiral r$ita prcticamente circular, donde

a aumentado el radio de giro a medida que aumenta la energa cin2tica del in8. +l incidir

en el sistema de eBtraccin, el in negatio atraiesa una delgada lmina de gra!ito, donde

se le arrancan sus dos electrones, pasando a tener carga positia. llo comporta un

cam$io de trayectoria por lo que el protn o $ien el deutern se dirigen hacia el puerto de

salida.


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()traccin a#

n!rente de cada uno de los puertos de salida, hay un tam$or conteniendo las lminas de

eBtraccin de electrones stripper !oils8.

L*+ina de car,ono $etalle l*+ina de

car,ono

s recomenda$le la eleccin de ciclotrones con aceleracin de iones negatios donde la

actiacin resulta mucho menor que en los ciclotrones en los que directamente se

aceleran los protones o los deuterones. #racias a esta $a*a actiacin, al !inal del

$om$ardeo y posterior trans!erencia del material del $lanco, las tasas de dosis permiten la


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entrada al interior del $Dn:er, donde el Dnico material que puede estar actiado son los

$lancos que, no o$stante, han sido diseados con materiales poco actia$les.

$.$.1. iste%a de diagnstico

iste%a de diagnstico. Modo el sistema de produccin del haz de$e seguirse mediante

lecturas de la intensidad del haz e!ectuadas en los siguientes puntos claeE

a8 n las lminas de eBtraccin de electrones

$8 n el colimador del $lanco

c8 n el propio $lanco.

$.$.2. iste%a de 3aco

iste%a de 3aco.


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$.$.4. iste%a de control

iste%a de control, que actDa so$re el !uncionamiento del propio ciclotrn, so$re los

$lancos y tam$i2n so$re los mdulos de sntesis. Cicho control se llea a tra2s de un

> >rograma$le ogic ontroler8

-C de control

$.$.5. iste%a de re(rigeracin

iste%a de re(rigeracin, como norma general estar !ormado por un sistema

primario y uno secundario.

os principales componentes del sistema primario sonE

F/ntercam$iador de calor aguaFagua

Folumna para la desionizacin del agua

F


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l sistema secundario eBtrae el calor del primario a tra2s del intercam$iador aguaNagua.

efrigeracin ciclotrn

Bo+,a de recirculacin

$etalleInterca+,iadoragua/agua


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$.$.6. iste%a de 7lanco

iste%a de 7lanco. tra caracterstica a tener en cuenta en la eleccin de un ciclotrn

ser el nDmero de puertos de salida, equialente al nDmero de $lancos que pueden estar

montados para su $om$ardeo. s interesante la opcin que o!recen ciertos modelos, que

permiten el $om$ardeo simultneo de dos $lancos, lo que permite la produccin

simultnea de dos radionucleidos di!erentes o $ien, en caso de eleada demanda de un

mismo tipo de radionucleido, la produccin simultnea del mismo radionucleido en am$os

$lancos.

os $lancos ha$itualmente utilizados sonE

Blanco para car,ono

Blanco para el nitrgeno/a+onia

0!1

N213 Blanco para el!4

'/fluoruro

0!4

'23Blanco para el!4

' en for+a

de ' Blanco para el!5

6


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Fuente: Elaboracin de un manual genrico para la instalacin de un ciclotrn y

salas tcnicas aneas para la produccin de radio!"rmacos# disponible en :$ttp:%%docplayer.es%&'(&*+Elaboracion+de+un+manual+generico+para+la+instalacion+de+un+ciclotron+y+

salas+tecnicas+aneas+para+la+produccion+de+radio!armacos+pag.$tml

Manual de Servicio ,cnico -E,trace /ebneral Electric
http://docplayer.es/4954262-Elaboracion-de-un-manual-generico-para-la-instalacion-de-un-ciclotron-y-salas-tecnicas-anexas-para-la-produccion-de-radiofarmacos-pag.htmlhttp://docplayer.es/4954262-Elaboracion-de-un-manual-generico-para-la-instalacion-de-un-ciclotron-y-salas-tecnicas-anexas-para-la-produccion-de-radiofarmacos-pag.htmlhttp://docplayer.es/4954262-Elaboracion-de-un-manual-generico-para-la-instalacion-de-un-ciclotron-y-salas-tecnicas-anexas-para-la-produccion-de-radiofarmacos-pag.htmlhttp://docplayer.es/4954262-Elaboracion-de-un-manual-generico-para-la-instalacion-de-un-ciclotron-y-salas-tecnicas-anexas-para-la-produccion-de-radiofarmacos-pag.html

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