Acelerador de partículas electrostáticas
Un acelerador de partículas electrostático es uno de los dos tipos principales de aceleradores de partículas , en los que las partículas cargadas se aceleran a una alta energía al pasar a través de un potencial estático de alto voltaje . Esto contrasta con la otra categoría de aceleradores de partículas, los aceleradores de partículas de campo oscilante , en los que las partículas se aceleran al pasar sucesivamente a través de múltiples caídas de voltaje creadas por los voltajes oscilantes en los electrodos. Debido a su diseño más simple, históricamente los tipos electrostáticos fueron los primeros aceleradores de partículas. Los dos tipos principales son el generador Van de Graaf inventado por Robert Van de Graaff en 1929 y elAcelerador Cockcroft-Walton inventado por John Cockcroft y Ernest Walton en 1932. La energía máxima de partículas producida por los aceleradores electrostáticos está limitada por el voltaje de aceleración en la máquina, que está limitado por la ruptura del aislamiento a unos pocos megavoltios . Los aceleradores oscilantes no tienen esta limitación, por lo que pueden alcanzar energías de partículas más altas que las máquinas electrostáticas.
Sin embargo, estas máquinas tienen ventajas como un menor costo, la capacidad de producir haces continuos y corrientes de haz más altas que las hacen útiles para la industria, por lo que son, con mucho, los aceleradores de partículas más utilizados. Se utilizan en aplicaciones de irradiación industrial, como la producción de envolturas plásticas retráctiles , máquinas de rayos X de alta potencia , radioterapia en medicina, producción de radioisótopos , implantadores de iones .en la producción de semiconductores y esterilización. Muchas universidades en todo el mundo tienen aceleradores electrostáticos con fines de investigación. Los aceleradores más potentes suelen incorporar una máquina electrostática como primera etapa para acelerar las partículas a una velocidad lo suficientemente alta como para inyectarlas en el acelerador principal.
En ocasiones, los aceleradores electrostáticos se confunden con los aceleradores lineales (linacs) simplemente porque ambos aceleran partículas en línea recta. La diferencia entre ellos es que un acelerador electrostático acelera una partícula cargada haciéndola pasar a través de una única diferencia de potencial DC entre dos electrodos, mientras que un acelerador lineal acelera una partícula haciéndola pasar sucesivamente a través de múltiples caídas de voltaje creadas entre múltiples electrodos aceleradores con un voltaje oscilante. .
Aunque estas máquinas aceleran los núcleos atómicos , el ámbito de aplicación no se limita a las ciencias nucleares de la física nuclear , la astrofísica nuclear y la química nuclear . De hecho, esas aplicaciones se ven superadas por otros usos de los haces nucleares. De los aproximadamente 26 000 aceleradores en todo el mundo, ~44 % son para radioterapia , ~41 % para implantación de iones , ~9 % para investigación y procesamiento industrial, ~4 % para investigación biomédica y otras investigaciones de baja energía (menos del 1 % son máquinas de mayor energía ). [1]
Estos aceleradores se están utilizando para medicina nuclear en física médica , análisis de muestras utilizando técnicas como PIXE en ciencias de los materiales , perfilado de profundidad en física del estado sólido y, en menor medida, espectrometría de masas de iones secundarios en trabajos geológicos y cosmoquímicos , e incluso haces de neutrones. se puede hacer a partir de las partículas cargadas que emergen de estos aceleradores para realizar cristalografía de neutrones en física de materia condensada . Los principios utilizados en los aceleradores nucleares electrostáticos podrían utilizarse para acelerar cualquier partícula cargada, pero la física de partículasopera a regímenes de energía mucho más altos que los que pueden lograr estas máquinas, y existen varios métodos mejores adecuados para hacer haces de electrones , por lo que estos aceleradores se utilizan para acelerar núcleos.
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