ACELERADORES LINEALES

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En líneas generales un acelerador lineal es cualquier dispositivo que genera una aceleración en un cuerpo. Sin embargo el término acelerador lineal ha sido secuestrado por los físicos de partículas convirtiéndose en un sinónimo de los aceleradores de partículas. Los aceleradores lineales de partículas que en el futuro abreviaremos LINAC (Linear Accelerator) son dispositivos electrónicos, los cuales generan movimiento lineal en partículas subatómicas (electrones, positrones, leptones , etc.) a altas velocidades y tiene diferentes fines siendo el más popular el estudio de las partículas elementales que dan origen al universo tal y como lo conocemos. Así mismo los LINAC son usados para fines médicos como la generación de rayos X.

energía más alta que la proporcionada por las fuentes radioactivas naturales, se hacía cada vez más obvia. En 1919 Ernest Rutherford fue el primero en darse cuenta de esta necesidad, pero los equipos de aquel entonces estaban muy lejos de conseguir tal fin. En 1920 RolfWideröeconcibió el concepto de inducción magnética para acelerar los electrones, que se convirtió en la base de lo que sería conocido como betatrón. Esta idea fue utilizar un campo de vórtice alrededor de un campo magnético para acelerar los electrones en un tubo. Este concepto fue utilizado para un experimento en 1924 el cual fracaso en primera instancia. De su experimento con el betatrón, desarrolló nuevas ideas de aceleración de partículas sin necesidad de alta tensión. El método fue partículas de resonancia con un campo de radiofrecuencia eléctrica para agregar energía a cada recorrido del campo a través de una luz lineal. Este experimento fue un éxito y publicado en 1928, y se convirtió en el progenitor de todos los aceleradores de partículas de alta energía.

Figura 1. Acelerador lineal del Sincrotrón Australiano

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A comienzos del siglo XX, se vivía una época de transición en el mundo de la física, los representantes de este mundo pasaban por una progresión natural de físicos atómicos a físicos nucleares y la necesidad de encontrar

Figura 2.RolfWideröe, padre de los aceleradores de particulas modernos.



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an LINAC está compuesto de los siguientes elementos:

investigaciones de colisión de partículas el haz puede ser dirigido a un par de anillos de almacenamiento, manteniéndose dentro del anillo por los campos magnéticos

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 : Este depende de la particular que va a utilizarse. Por ejemplo los electrones son generados por cátodos calientes, fríos o de luz, también se usan generadores RF. Para los protones se usan generadores de iones. · !" · #$%&!' La longitud varía segúnla aplicación. Si el dispositivo se utiliza para la producción de rayos X para la inspección o la terapia de la tubería puede ser 0,5 a 1,5 metros de largo. Si eldispositivo se va a un inyector para un sincrotrón, puede ser de unos diez metros de largo. Si el dispositivo se utiliza como el principal acelerador de partículas para las investigaciones nucleares, puede ser de varios miles de metros de largo. -
    'Se colocan dentro del tubo al vacío, cuya longitud varía con la distancia a lo largo de la tubería. La longitudde cada electrodo está determinada por lafrecuencia y la potencia de la fuente de alimentaciónde conducción y la naturaleza de la partícula que se acelerecomo por ejemplo un electrón es mucho más ligero que un protón y por lo general se requiere una sección mucho más pequeña de electrodos, ya que acelera muy rápidamente. · # : Dependiendo del objetivo final, se utilizan diversos materiales de destino. Por ejemplo si los electrones son acelerados a producir rayos-X se utiliza agua enfriada de tungsteno. Para las

Figura 3. Esquema de funcionamiento del LINAC.

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La aplicación de esta tecnología en la actualidad representa una herramienta muy importante e insustituible para la vida humana. La lista delos campos de aplicación van desde la A a la Z, desde el arte hasta la medicina. Incluso muchos de nosotros tenemos un LINAC en casa, puesto que nuestro querido televisor o un monitor de computadora CRT no es más que un acelerador de partículas lineal el cual proyecta electrones en la pantalla. Mencionaré unos ejemplos claros que demuestran la importancia de los LINAC en la actualidad: ·
c: Podemos considerar el trabajo realizado por el AGLAE ( Grand Louvre Accélérateur pourl'AnalyseÉlémentair e). Es un laboratorio de análisis con haces deiones.Los usuarios típicos de acceso a AGLAE son científicos que suelen llevar a cabo la investigación sobre los materiales constituyentes de obras de arte movibles,al

estudio de las técnicas de fabricación, a contribuira los estudios de historia del arte, o dedicados a la caracterización del estado de conservación de obras de arte o establecer la eficacia de un tratamiento de conservación.

Figura 4. Obra de arte siendo analizada mediante el método PIXE.

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# : Tras la finalización de la decodificación del genoma humano, el siguiente paso es la ͞genómica estructural͟ que implica la comprensión de la forma y el funcionamiento de las proteínas codificadas por cada gen. Para esto se utiliza como principal herramienta la ͞difracción de Rayos X(otro LINAC)͟ de las muestras de proteínas cristalizadas.

tenemos la Hadrón terapia que utiliza haces luz iónicos con número atómico alrededor de Z=6 . A diferencia de los protones, los haces de luz controlan mejor el crecimiento de tumores de crecimiento lento, que constituyen el 20 % de los tumores irradiados. Otro uso en medicina es la radioterapia de intensidad modulada (IMRT, por sus siglas en inglés) es una modalidad avanzada de radioterapia de alta precisión que utiliza aceleradores lineales de rayos x controlados por computadora para administrar dosis de radiación precisas a un tumor maligno o áreas específicas dentro del tumor. La IMRT permite que la dosis de radiación se conforme con mayor precisión a la forma tridimensional (3-D) del tumor mediante la modulación (o el control) de la intensidad del haz de radiación en varios volúmenes pequeños. La IMRT también hace posible enfocar dosis más altas en regiones dentro del tumor, al tiempo que se minimiza la exposición a la radiación en las estructuras fundamentales circundantes normales›

Figura 6.Paciente en radioterapia. Figura 5.Equipo de difracción por rayos X.

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&  : El principal uso de los LINAC en medicina es la radioterapia. Por ejemplo

Cabe resaltar que hasta el año 2000 los LINAC usados en radioterapia representaban

un tercio del total de acelerador de partículas en todo el mundo. -
( 'Así como en sus inicios,los LINAC son utilizados en centros de investigación de partículas subatómicas, especialmente en la rama de la física cuántica. Estos centros se dedican al estudio, búsqueda, entendimiento y descubrimiento de las partículas elementales del universo, como los quarks. Al acelerar las partículas a velocidades cercanas a las de la luz, los científicos hacen colisionar las partículas entre sí, generando gran desprendimiento de energía así como desprendimiento de partículas pequeñísimas las cuales son objeto de estudio. Grandes centros de investigación como FERMILAB o CERN hacen uso de esta tecnología como primera etapa antes de introducir las partículasen aceleradores circulares (estos últimos generan una velocidad más alta que los lineales), siendo el más conocido hoy en día el
 LargeHadronCollider.

 Figura 7. Imagen de una sección del túnel situado en el LHC.

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Los LINAC representan parte importante de nuestra realidad, ya que su aporte para la humanidad es más que representativo, pues contribuye a un amplio espectro de las actividades humanas entre el arte, la ciencia, la medicina, etc. Su desarrollo ahora y en el futuro representará sin duda grandes avances en la tecnología actual y en la comprensión de nuestro universo, pues a medida que el hombre conoce mejor como funciona su entorno es capaz de aplicar este conocimiento para el bienestar de la humanidad. !

·)c*c http://doc.cern.ch/yellowrep/1994/9401/p1. pdf http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/e00 /PAPERS/MOXE01.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_particle _accelerator#cite_note-0 http://www.euartech.org/index.php?option= com_content&task=view&id=22 http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?p g=imrt