Diseño preliminar de un prototipo de un acelerador de iones ligeros para BNCT. (2022)
En la actualidad el uso de aceleradores de partículas de medianas y bajas energías se ha extendido a laboratorios de investigación básica en ciencia de materiales, ciencias biomédicas, entre otros, y en cuanto a aplicaciones las principales se encuentran en la generación de haces de partículas para imagenología y terapia en diferentes áreas de la medicina; en la industria se encuentran en la caracterización y optimización de materiales. En este trabajo se han estudiado los fundamentos físicos de los aceleradores lineales, en particular distintas geometrías y configuraciones de los electrodos del sistema de aceleración, posteriormente se escogió un diseño particular en cuanto a configuración y geometría de electrodos, para su optimización a través de simulaciones computacionales del sistema de aceleración. Finalmente se obtiene un diseño preliminar para una columna de aceleración lineal compacta. Mediante el modelamiento computacional, con la ayuda de plataformas de cálculo tipo MATLAB, estudiamos las líneas equipotenciales, vectores de campo eléctrico y líneas de fuerza, para establecer las diferentes trayectorias a seguir por iones de deuterio, para las líneas de aceleración particulares, dadas las diferentes configuraciones y geometrías de los electrodos que conforman la columna aceleradora. Modelar a partir de una simulación el flujo y la aceleración de los iones de deuterio en una columna aceleradora. El propósito de este trabajo de investigación es determinar si el menisco del plasma y la interfaz del haz se pueden modelar adecuadamente con MATLAB R2020a y, por lo tanto, predecir con éxito la trayectoria de los deuterones y la forma del haz en un amplio rango. Usando MATLAB R2020a y con base en mediciones experimentales del potencial electrostático para una configuración y geometría específicos de los electrodos de la columna aceleradora, se midió una matriz de 6000 datos caracterizado en potencial electrostático en 2d, i.e., V=V(x,y), que se tomó como base para resolver la ecuación para el campo eléctrico: E = −∇V, usando un algoritmo de diferencia central que permite hallar punto a punto cada componente del campo eléctrico (Ex, Ey); determinando la magnitud y dirección de E punto a punto. De tal manera se obtuvo: las líneas equipotenciales del sistema de aceleración, los vectores del campo E en las tres zonas de aceleración al interior de la columna aceleradora, las trayectoria de las partículas (deuterones) aceleradas en la columna en la zona de extracción, la caracterización del movimiento del deuterón en la tercera zona llamada zona de saturación la energía de impacto contra el blanco de los deuterio ionizados. un diseño de la columna aceleradora en 3D, con base en las diferentes columnas estudiadas. A partir de los resultados obtenidos en esta investigación se verifica que la columna seleccionada y su configuración de electrodos funciona para utilizarla en la aplicación médica de BNCT. Se caracteriza la columna partes, materiales y se obtienen finalmente los planos y los diseños tridimensionales de la columna detallando cada una de sus partes y materiales para su futura construcción.