Aceleradores Electroctaticos

[petruxx]

Hola

Tengo una duda de tipo practica. Es sobre la forma, medio, sensor o mecanismo, que se utiliza para la medida de la diferencia de potencial en los aceleradores electroctaticos. En los de tipo "Pellatron" o de "Van der Graff" se alcanzan potenciales de mayores de "1 Mvoltio" . Y hay algunos que pueden llegar a los 15 Mvoltios o mas.

Tengo algunas sospechas de "como lo hacen", pero realmente el "como lo hacen" es algo que ignoro y necesito saber. No deseo opinioniones de como puede hacerse. En otros sitios (foros) donde he planteado esta duda me han dado muchas opiniones, pero ninguna de ellas ha sido una respuesta concreta y especializada de alguien que realmente supiera como se suele hacer.

Gracias

[aLFRe]

Re: Aceleradores Electroctaticos

Yo he hecho una práctica en uno de esos acceleradores electrostáticos
en concreto el Pelletron 9SDH-2 tipo Tandem de 3 MV que se encontraba ( y se encuentra )
en el CNA



por lo cual conozco un poco el funcionamiento aunque no sé si
lo que te voy a contar se ajustará a la información que buscas.

1. El fundamento físico de los aceleradores Van der Graaff:
Como ya sabes en general, los cuerpos son neutros eléctricamente.
Si conoces un poco de teoría atómica, esto es porque el número de cargas positivas es igual al de sus cargas negativas.
Hay muchas formas de que un cuerpo adquiera carga,
en el acelerador de Van der Graaff hay una banda aislante que se mueve
y con unos "peines" adquiere carga electrica,
los electrones son arrancados mediante un campo eléctrico muy intenso debido a efecto Corona.
En definitiva, la banda se carga con un signo y se transfiera a un terminal
todo es "parecido" a las experiencias de electrostática.
Al final tienes un terminal con mucha carga por lo cual tienes un potencial
$V=\frac{Q}{C}$
Es conveniente aislar esto de forma que no se produzcan descargas,
empleando un gas dieléctrico, el $SF_6$ por ejemplo.

2. Las fuentes de iones:

El proyectil que se emplea es proporcionado en una fuente de iones.
Son de varios tipos, pero podría simplificarse en que metes una pastilla,
se "calienta" ( realmente usan radiofrecuencia o sputtering ) y liberan los iones.
como ya sabes una carga q bajo un campo eléctrico establecido
por una diferencia de potencial V, se acelera y puede alcanzar una energía q V.

3. El fundamento físico de los aceleradores Tandem-Van der Graaff:

Los iones producidos inicialmente en la fuente son negativos, con carga -e
( e es la carga del electrón )
por lo cual se aceleran desde la fuente a potencial 0 hasta la terminal de alto potencial.
Allí gracias a un gas $N_2$ mediante una reacción llamada de "stripping" pierden carga
y se convierten en iones positivos con carga +ne que son repelidos por ese potencial alto hasta el blanco...
por lo cual es un acelerador de dos etapas, creo que es la razón del término TANDEM.
Observa que si el acelerador establece una diferencia de potencial V,
la energía que puedes obtener es ( n+1 ) V eV
( eV es una unidad de energía, el electrón-voltio )

4. El viaje del haz:
Los iones positivos que serán el proyectil viajan dentro de un tubo acelerador.
Como ya sabes los iones en su viaje a través de la materia pierden energía,
por lo cual ese viaje debe producirse en el vacio...
Debe de haber unos elementos que permitan enfocar el haz :
dipolos eléctricos, ( estos no los he visto) o cuadrupolos magnéticos ( estos sí) que funcionan como lentes
y un iman analizador a 90º que permite discriminar los iones en tipo y estado de carga.

Decirte para terminar que este tipo de aceleradores se emplean en análisis para Física del Estado Sólido,
no para Física de Partículas, hay que tener unos buenos detectores al final para ver lo que sale del choque...
y que es fascinante estar trabajando en estas cosas...

Sin más te envio un saludo y quedo a tu disposición para cualquier pregunta o aclaración que desees.

Referencias:
Una dirección con algo de información sobre aceleradores
La página del CNA

[petruxx]

Re: Aceleradores Electroctaticos

Gracias "alfre2

Sigo con la duda sin resolver pero me agrada el haber contactado con alguien que realmente ha estado utilizando un "Pelletron 9SDH-2".

Me he dirigido a la direccion sobre aceleradores que me has indicado (CNA)y estoy intentando contactar con ellos. Quizas ellos resuelvan mi duda.

Gracias otra vez.

[aLFRe]

Re: Aceleradores Electroctaticos

Gracias "alfre2

De nada.

Sigo con la duda sin resolver pero me agrada el haber contactado con alguien que realmente ha estado utilizando un "Pelletron 9SDH-2".

Por "utilizar" debes de entender que he asistido a las clases teóricas en el CNA,
he leido lo que en su momento pude encontrar y
he realizado tres prácticas con los datos proporcionados por los detectores situados al final de una o dos de las líneas de ese acelerador,
Las especificaciones técnicas del acelerador supongo que
puedes buscarlas a través de la página de la NEC,
la "National Electrostatics Corporation"

Me he dirigido a la direccion sobre aceleradores que me has indicado (CNA)y estoy intentando contactar con ellos. Quizas ellos resuelvan mi duda.

El CNA tiene una política de comunicación y divulgación científica
sobre sus actividades con visitas guíadas, seminarios y documentos electrónicos
que se podían descargar desde su página, pero no estoy seguro que
se contemple una atención via e-mail a consultas sobre sus instalaciones.
No obstante, espero que tengas suerte y te envio un cordial saludo.

[petruxx]

Re: Aceleradores Electroctaticos

Esta pagina si que la conocia ya. No hay nada sobre como se mide la diferencia de potencial. Empiezo a sospechar que la razon de esto es, que simplemente la miden con resistencias. Nadie en su sano juicio indicaria que se esta utilizando "un divisor de tension" para medir la tension total. del terminal. Es simplemente la forma mas sencilla y evidente de hacerse.


Pero debo asegurarme. No quiero meter la pata.
Gracias otra vez.

[aLFRe]

Re: Aceleradores Electroctaticos

La razón por la que se hace esto es porque no se puede hablar de todos los pormenores de los dispositivos
empleados y hay que consultar fuentes más específicas.
En las clases no entraron a describirnos ese tipo de cosas,
pero tengo un libro donde habla un poquito de como se hace, aunque no lo hace muy bién aunque da el nombre del aparato.
Una búsqueda por internet me traduce al inglés el nombre del dispositivo
"rotating voltmeter" o "generating voltmeter"
pero su descripción aparece en artículos muy antiguos ( "históricos") del "Review of Scientific Instruments"
a los que no tengo acceso con mi mi cuenta de la Biblioteca.

En este caso, puesto que hay que medir un potencial muy grande,
el de la terminal ( puede estar en el rango 0.5 a 6 MV )
como ya se ha comentado en el caso del Van der Graaff es una
y en el Pelletron son dos,
hay que usar algo distinto a un voltímetro usual.

De lo que he podido entender, el fundamento de este aparato es un estator
( la parte fija de un motor eléctrico )
que con un disco que gira con velocidad constante
permite que la capacidad entre el estator y la terminal sea variable
y que la corriente inducida en el estator también sea variable.
El voltaje en la terminal se lee midiendo esa corriente a la salida de un
circuito rectificador.

Si aún así te quedan dudas, puedes buscar por internet
alguna página donde se hable en detalle de este dispositivo.
Por mi parte, he bajado un par de cosas y si de su lectura
consigo entender un poco mejor la Física tras este mecanismo
que no conocía y por lo cual agradezco la curiosidad que te hizo crear este hilo,
te lo cuento otro día

Un saludo.

[petruxx]

Re: Aceleradores Electroctaticos

hace muy bién aunque da el nombre del aparato.
Una búsqueda por internet me traduce al inglés el nombre del dispositivo
"rotating voltmeter" o "generating voltmeter"

Lo puse en el buscador y salio cantidad de articulos interesantes.
El dispositivo lo conocia. Hay versiones caseras de el y sitios donde pueden comprarse realizados de fabricas. La fisica de "fondo" facilita.

Pero no acabo de creerme que lo utilizen, aunque sea una version mejorada, en un "pellatron" que vale una "pasta":

-impreciso
-voluminoso
-partes moviles y mecanicas con propension al desasjuste.
-necesidad de fuente de energia y dificilmente integrable en otros dispositivos.

No, no puede ser. Sigo mirando por ahi. Pero para mi que va a ser con un simple "divisor de tension" de toda la vida.
Gracias otra vez