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CICLOTRÓN El ciclotrón fue creado por Ernest Lawrence, con ayuda de su tutelado, Stanley Livingston, en 1929-1930, pero no se patentó hasta 1934. Fue el primer acelerador que por medio de la aceleración múltiple de los iones logró alcanzar elevadas velocidades si hacer uso de altos voltajes, tal y como funcionaba el acelerador lineal de Rolf Winderöe un año antes, gracias a un campo magnético constante.

Ernest Lawrence (1901-1958): Científico norteamericano galardonado en el Premio Nobel de Física en 1939 por la invención y desarrollo del ciclotrón. La primera versión estaba hecha de alambre y cera. Lawrence aplicó 2KeV de electricidad, consiguiendo acelerar protones a 80 KeV. Primer ciclotrón.

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Electrodos huecos: Tienen forma de “D”, se encuentran ligeramente separados y están conectados a un oscilador de alto voltaje. Alternando la carga positiva y negativa a estas “des” conseguimos acelerar la partícula. La fuente de iones: Está formada por cátodos para la producción de protones y deuterones. Estos iones son insertados radialmente en la zona central del imán. Sistema de extracción del haz: Se encarga de dirigir el haz de iones hacia el blanco utilizando una placa con voltaje negativo una vez que las partículas han llegado al borde externo de las D. Blancos: Es el lugar donde las partículas impactan. Detectores: Registran la emisión de energía de la sustancia radiactiva, el tipo de partícula, así como los niveles de radiactividad. Sistema de vacío: Su finalidad es la de evitar que los iones acelerados colisionen con átomos de gases residuales, con el fin de evitar la creación de neutrones que dejarían de ser acelerados. Sistema de refrigeración: Su finalidad es controlar y mantener la temperatura correcta, así como llevar a cabo la desionización del agua utilizada para dicha función.

A lo largo de estos años el dispositivo se ha ido mejorando hasta alcanzar energías mucho más grandes, dando lugar a dos tipos que veremos a continuación. * Imán Resistivo: Es un imán formado por una bobina circular que crea un campo magnético uniforme en el centro de ésta al paso de la corriente eléctrica. Los diseños más frecuentes son en forma de C y D (caso del ciclotrón). Dado que en ciclotrón se utiliza un campo magnético muy alto, es necesario un sistema de refrigeración.

Tipos de ciclotrones: Existen dos tipos, según el plano de giro: -Ciclotrón vertical: La trayectoria seguida por la partícula está contenida en el plano vertical. - Ciclotrón horizontal: La trayectoria seguida por la partícula está contenida en el plano horizontal. La principal diferencia entre ellos es que el manejo de las “D” es más complicado en el ciclotrón horizontal. Existen ciclotrones blindados con el fin de proteger a los trabajadores de la radiación producida.

Aplicaciones del ciclotrón :  Numerosos centros de Medicina Nuclear utilizan el ciclotrón para la producción de los llamados radioisótopos que después utilizan para obtener imágenes del interior del cuerpo humano y así facilitar las labores de diagnóstico de distintas enfermedades.  El ciclotrón también tiene aplicaciones en oncología.  Se utiliza para irradiar materiales, como, por ejemplo, circuitos electrónicos de interés en la industria aeroespacial y así observar los efectos que la radiación produce en los mismos a fin de simular las condiciones ambientales en las que se desenvuelve el funcionamiento real del circuito.  La radiofarmacia es uno de los campos que más se beneficia, al utilizar isótopos que se pueden sintetizar en diferentes moléculas. Además en diferentes tecnologías de la industria se encuentran numerosas aplicaciones para laboratorios de ensayo, controles de calidad, aplicaciones nucleares, etc.

¿Cómo funciona un ciclotrón? El ciclotrón es un acelerador de partículas circular que mediante la acción de un campo eléctrico oscilante y otro magnético consigue acelerar los iones haciéndolos girar en órbitas de radio y energía crecientes. Se podría decir que el ciclotrón se trata de un acelerador Winderöe en forma circular y provisto de dos electrones en lugar de muchos de ellos. El ciclotrón consta nominadas “des” (D1 y D2).

Las “des” se encuentran encerradas en un compartimento estanco, y el conjunto se halla colocado entre los polos de un electroimán lo bastante grande para proporcionar un campo magnético suficientemente constante sobre la superficie total de las “des”.

El movimiento de las partículas se fundamenta en la Ley de Lorentz:

Continuando con el funcionamiento, estas "des" se encuentran conectadas a un generador de alta frecuencia, capaz de de desarrollar, a través de las “des”, un voltaje muy alto (unos 30000 V más o menos), a varios millones de hercios. Un filamento eléctrico incandescente, produce una corriente de electrones que ioniza el gas de hidrógeno deuterio y helio existente en el sistema, para producir protones, deuterones o partículas alfa respectivamente. El éxito del ciclotrón depende del hecho de que el tiempo exigido por un ion de una carga-masa dada para completar una revolución en el campo magnético, no se altera al aumentar la energía del ion. Así, con tal que la frecuencia y el campo magnético estén en su justa proporción, un ion que haya partido de la fuente, y sea captado por el campo eléctrico en su fase correcta en la abertura entre las “des", experimentará sincrónicamente una aceleración cada vez que cruce la abertura....