- APXS es también una abreviatura de AP ache e X ten S ion tool, una extensión para los servidores web Apache .
Un espectrómetro de rayos X de partículas alfa ( APXS ) es un espectrómetro que analiza la composición del elemento químico de una muestra de las partículas alfa dispersas y los rayos X fluorescentes después de que la muestra se irradia con partículas alfa y rayos X de fuentes radiactivas. [1] Este método de analizar la composición elemental de una muestra se usa con mayor frecuencia en misiones espaciales, que requieren poco peso, tamaño pequeño y un consumo de energía mínimo. Otros métodos (por ejemplo, espectrometría de masas ) son más rápidos y no requieren el uso de materiales radiactivos, pero requieren equipos más grandes con mayores requisitos de energía. Una variación es laespectrómetro de rayos X de protones alfa , como en la misión Pathfinder , que también detecta protones .
Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (arriba a la izquierda) , APXS en la parte trasera del rover Mars Pathfinder Sojourner (derecha) , espectrómetro de rayos X de partículas alfa de MSL Curiosity , con una regla (abajo a la izquierda) . |
A lo largo de los años se han volado varias versiones modificadas de este tipo de instrumento como APS (sin espectrómetro de rayos X) o APXS: Surveyor 5-7 , [2] Mars Pathfinder , [3] Mars 96 , [4] Mars Exploration Rover , [5] Phobos , [6] Mars Science Laboratory y el aterrizador del cometa Philae . [7] [8] Los dispositivos APS / APXS se incluirán en varias misiones próximas, incluido el rover lunar Chandrayaan-2 . [9]
Fuentes
En APXS se utilizan varias formas de radiación. Ellos incluyen alfa partículas , protones , y rayos X . Las partículas alfa, los protones y los rayos X se emiten durante la desintegración radiactiva de los átomos inestables. Una fuente común de partículas alfa es el curio-244 . Emite partículas con una energía de 5,8 MeV . En la desintegración del plutonio-240 se emiten rayos X de 14 y 18 keV . La carga útil Athena de los Mars Exploration Rovers utiliza curio-244 con una fuerza de fuente de aproximadamente 30 milicurios (1,1 GBq ). [10]
Partículas alfa
Algunas de las partículas alfa de una energía definida se retrodispersan al detector si chocan con un núcleo atómico. Las leyes físicas de la retrodispersión de Rutherford en un ángulo cercano a 180 ° son la conservación de la energía y la conservación del momento lineal . Esto permite calcular la masa del núcleo golpeado por la partícula alfa.
Los elementos ligeros absorben más energía de la partícula alfa, mientras que las partículas alfa son reflejadas por núcleos pesados casi con la misma energía. El espectro de energía de la partícula alfa dispersa muestra picos desde el 25% hasta casi el 100% de las partículas alfa iniciales. Este espectro permite determinar la composición de la muestra, especialmente para los elementos más ligeros. La baja tasa de retrodispersión hace necesaria una irradiación prolongada, aproximadamente 10 horas.
Protones
Algunas de las partículas alfa son absorbidas por los núcleos atómicos. El proceso de \ alpha, protón produce protones de una energía definida que se detectan. Mediante este método se pueden detectar sodio , magnesio , silicio , aluminio y azufre . Este método solo se utilizó en el Mars Pathfinder APXS. Para los Mars Exploration Rovers, el detector de protones fue reemplazado por un segundo sensor de partículas alfa. Por eso también se le llama espectrómetro de rayos X de partículas alfa.
radiografía
Las partículas alfa también pueden expulsar electrones de la capa interna (capa K y L) de un átomo. Estas vacantes se llenan con electrones de capas externas, lo que da como resultado la emisión de un rayo X característico. Este proceso se denomina emisión de rayos X inducida por partículas y es relativamente fácil de detectar y tiene su mejor sensibilidad y resolución para los elementos más pesados.
Instrumentos específicos
- Alpha-X , para el módulo de aterrizaje DAS en Phobos 1 y Phobos 2. [6] [11]
- ALPHA , para módulos de aterrizaje Mars 96. Colaboración entre Alemania, Rusia y Estados Unidos. [12]
- Espectrómetro de Rayos X Alpha Proton , para Mars Pathfinder por el Instituto Max Planck y la Universidad de Chicago . [13]
- Espectrómetro de rayos X de partículas alfa , para vehículos de exploración de Marte Spirit (MER-A) y Opportunity (MER-B) . [14] [15]
- Espectrómetro de rayos X de partículas alfa , para Curiosity (MSL). El investigador principal de la curiosidad ' APXS s es Ralf Gellert , un físico de la Universidad de Guelph en Ontario , Canadá. Fue desarrollado y financiado por la Agencia Espacial Canadiense , con operaciones también apoyadas por Guelph y la administración espacial de los Estados Unidos. [dieciséis]
- Espectrómetro de rayos X de partículas alfa , para Philae , el módulo de aterrizaje de la Agencia Espacial Europea acoplado a Rosetta , para estudiar el cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko . [7]
Galería
Roca " Bonanza King " en Marte - limpiada con " Dust Removal Tool " (17 de agosto de 2014).
Roca " Bonanza King " en Marte - espolvoreada e inicialmente perforada (11 de septiembre de 2014).
Roca " Bonanza King " en Marte - la perforación se detuvo debido a rocas sueltas (11 de septiembre de 2014).
Roca " Bonanza King " en Marte - Análisis APXS ( rover Curiosity ; 11 de septiembre de 2014).
Referencias
- ^ Economou, TE; Turkevich, AL; Sowinski, KP; Patterson, JH; Franzgrote, EJ (1970). "La técnica de análisis químico de dispersión alfa". Revista de Investigación Geofísica . 75 (32): 6514. Bibcode : 1970JGR .... 75.6514E . doi : 10.1029 / JB075i032p06514 .
- ^ Patterson, JH; Franzgrote, EJ; Turkevich, AL; Anderson, WA; Economou, TE; Griffin, ÉL; Grotch, SL; Sowinski, KP (1969). "Experimento de dispersión alfa en Surveyor 7 - Comparación con Surveyors 5 y 6". Revista de Investigación Geofísica . 74 (25): 6120–48. Código Bibliográfico : 1969JGR .... 74.6120P . doi : 10.1029 / JB074i025p06120 .
- ^ R. Rieder; H. Wänke; T. Economou; A. Turkevich (1997). "Determinación de la composición química del suelo y las rocas marcianas: el espectrómetro de rayos X de protones alfa" . Revista de Investigación Geofísica . 102 (E2): 4027–4044. Código Bibliográfico : 1997JGR ... 102.4027R . doi : 10.1029 / 96JE03918 .
- ^ Rieder, R .; Wanke, H .; Economou, T. (1997). "Un espectrómetro de rayos X de protones alfa para Mars-96 y Mars Pathfinder". Sociedad Astronómica Estadounidense . 28 : 1062. Bibcode : 1996DPS .... 28.0221R .
- ^ R. Rieder; R. Gellert; J. Brückner; G. Klingelhöfer; G. Dreibus; A. Yen; SW Squyres (2003). "El nuevo espectrómetro de rayos X de partículas alfa Athena para Mars Exploration Rovers" . Revista de Investigación Geofísica . 108 (E12): 8066. Código Bibliográfico : 2003JGRE..108.8066R . doi : 10.1029 / 2003JE002150 .
- ^ a b Hovestadt, D .; Andreichikov, B .; Bruckner, J .; Economou, T .; Klecker, B .; Kunneth, E .; Laeverenz, P .; Mukhin, L .; et al. (1988). "Medición in situ de la composición de la superficie de la luna de Marte Phobos: el experimento Alpha-X en la misión Phobos". Resúmenes de la Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria . 19 : 511. Bibcode : 1988LPI .... 19..511H .
- ^ a b http://www.uni-mainz.de/ , Johannes Gutenberg Universität Mainz, Espectrómetro de rayos X de partículas alfa desarrollado en Mainz para ser utilizado en el cometa Churyumov – Gerasimenko , 10 de abril de 2014
- ^ "Espectrómetro de rayos X de protones alfa (APXS) - Nombre de la misión: Philae" . NASA . 26 de agosto de 2014.
- ^ "Cargas útiles para la misión Chandrayaan-2 finalizada" . isro.gov.in . Organización de Investigación Espacial de la India . 30 de agosto de 2010. Archivado desde el original el 15 de octubre de 2012 . Consultado el 7 de agosto de 2012 .
- ^ desconocido. "Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) (2 páginas)" (PDF) .
- ^ Vista rápida de JPL - Fobos 1, 2
- ^ PEQUEÑAS ESTACIONES AUTÓNOMAS - Mars 96
- ^ Descripciones del instrumento Mars Pathfinder - NASA
- ^ ATENEA - Universidad de Cornell
- ^ "Mars Exploration Rovers: nave espacial: operaciones de superficie: instrumentos: espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS)" . NASA JPL .
- ^ NASA - Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS)
enlaces externos
- Medios relacionados con el espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) en Wikimedia Commons
- H. Wänke; J. Brückner; G. Dreibus; R. Rieder; I. Ryabchikov (2001). "Composición química de rocas y suelos en el sitio Pathfinder". Reseñas de ciencia espacial . 96 (1/4): 317–330. doi : 10.1023 / A: 1011961725645 .