Espectrómetro de masa, Ciclotrón y Betatrón PDF

Preview

Summary

Es un dispositivo que sirve para analizar la composición de diversos elementos químicos y sus isotopos atómicos, es decir que tengan un número similar de protones y electrones, pero difieren en el numero de neutrones. Este análisis de isotopos se hace mayormente separando los núcleos atómicos en fun...

Description

Espectrómetro de masa

Es un dispositivo que sirve para analizar la composición de diversos elementos químicos y sus isotopos atómicos, es decir que tengan un número similar de protones y electrones, pero difieren en el numero de neutrones. Este análisis de isotopos se hace mayormente separando los núcleos atómicos en función de su masa y carga. Cada isotopo tiene una masa distinta. En el planeta tierra existen elementos químicos que no son del todo puros, ya que están compuestos por isotopos, para sacar su peso atómico promedio que se encuentra en la tabla periódica es necesario sacar un promedio de las masas de los isotopos y también se debe tomar en cuenta el porcentaje relativo de cada una. A continuación, se explicará cómo funciona el espectrómetro de masas:

Para empezar, se introduce una muestra en la máquina, después se vaporiza mediante un calentador, luego con la ayuda de una fuente de corriente de electrones de alta energía se ioniza. por consiguiente, mediante unas placas paralelas estos iones se aceleran, finalmente son desviadas por un campo magnético antes de llegar al detector. Cuando es una masa grande la desviación es menor, pero cuando se tiene una masa pequeña la desviación es mayor. En el detector se registrará los diferentes isotopos en diversos puntos,

cuantos más iones golpeen cierta parte del detector, se podrá saber que hay más de esos tipos de isotopos en la naturaleza. El detector registra los valores de m/z para cada ion y también la cantidad de cada ion que detecta. La abundancia relativa de un ion específico dentro de la muestra se puede calcular al dividir el número de iones de ese tipo, entre el número total de iones que se detectaron. El instrumento luego genera un espectro de masas para la muestra, que grafica la abundancia relativa contra la relación masa carga, m/z. En conclusión, el espectrofotómetro de masas es un instrumento que ayuda analizar las masas de diversos elementos químicos e isotopos atómicos

Ciclotrón

Antes se tenia grandes dificultades al querer acelerar iones utilizando la diferencia de potencial, ya que se debía utilizar campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades mediante la aceleración de iones múltiples hasta alcanzar elevadas velocidades sin utilizar altos voltajes. Gracias al ciclotrón se pudo producir mas de 300 sustancias radioactivas como radio fosforo y radio sodio, los cuales ayudan mucho en los tratamientos contra el cáncer. El ciclotrón es un acelerador de partículas circular, en el cual se aplica un campo eléctrico oscilante y un campo magnético. Los cuales hacen que los iones giren en orbitas de radio y energías crecientes. El ciclotrón en su parte central tiene unas placas paralelas conectadas a un generador de corriente alterna, el cual genera un campo eléctrico alterno, ya que las polaridades de las placas cambian muchas veces. entonces cuando un electrón entra en el campo eléctrico alterno cada vez va a cambiar su velocidad y por ende su aceleración. También el ciclotrón tiene unas “D” huecas por el cual se moverán las partículas cargadas, estas “D” estarán sometidas a un campo magnético perpendicular a ellas. Ahora bien, cuando un electrón este sometido a un campo magnético, tendrá una velocidad del polo negativo a el polo positivo. El campo magnético obligara al electrón hacer una trayectoria circular y entonces entrara nuevamente a la región entre las placas. Y su velocidad aumentara, entonces en formar un radio más grande. Hace este proceso hasta que sale de la región entre las placas. Su velocidad dependerá mucho de su radio V max =

R ciclotron x q x B m

Betatrón

Es un tipo de acelerador de partículas y se usa para acelerar electrones. Utiliza el campo eléctrico inducido por un campo magnético variable para acelerar los electrones a alta velocidad en una órbita circular. La palabra betatrón se deriva del hecho de que los electrones de alta energía a menudo se denominan partículas β. Los electrones de un betatrón se mueven de forma circular bajo la influencia de un campo magnético, el cual aumenta en fuerza a medida que aumenta la energía de los electrones. El aumento de la fuerza de este campo con el tiempo produce un campo eléctrico que acelera los electrones. El imán que produce el campo en la órbita de los electrones también produce un campo en el interior de la órbita. El aumento de la fuerza de este campo con el tiempo produce un campo eléctrico que acelera los electrones. Si el campo magnético promedio dentro de la órbita es siempre dos veces más fuerte que el campo magnético en la órbita, el radio de la órbita permanece constante, de modo que la cámara de aceleración puede tener la forma de una toro o rosquilla. Los polos del imán se estrechan para hacer que el campo cercano a la órbita se debilite al aumentar el radio. Esto enfoca el rayo haciendo que cualquier partícula que se desvíe de la órbita sea sometida a fuerzas que la devuelvan a su camino correcto. La teoría de este enfoque se elaboró primero para el betatrón; por analogía , las

oscilaciones de las partículas alrededor de sus órbitas de equilibrio en todos los aceleradores cíclicos se denominan oscilaciones del betatrón....