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Neste colóquio de física, abordar-se-à de forma breve sobre as bases do funcionamento de um acelerador síncrotron assim como uma das aplicações para radiação síncrotron. Índice INTRODUÇÃO-------------------------------------------------------------------------------------3 CÍCLOTRONS E SÍNCROTRONS--------------------------------------------------------------4 CÍCLOTRON----------------------------------------------------------------------------------------4 SÍNCROTRON--------------------------------------------------------------------------------------6 FUNCIONAMENTO DE UM ACELERADOR SÍNCROTRON----------------------------7 APLICAÇÕES RADIAÇÃO SÍNCROTRON---------------------------------------------------7 ESPECTRO DE MASSAS-------------------------------------------------------------------------7 FUNCIONAMENTO DE ESPECTRO DE MASSAS-----------------------------------------8 CONCLUSÃO---------------------------------------------------------------------------------------9
Tipologia: Trabalhos
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Gore António Jaime Luís Vieira Gumançanze Ciclotron, Sincroton e Espectro de Massa Beira, outubro, 2023 Curso : Licenciatura em Engenharia Eléctrica - PL Disciplina: Física II Frequência: 1 º Ano Docentes: Ms Efráime Valoi
Feixes de partículas de alta energia, como eletrões e protões, têm sido imensamente úteis para os estudos de átomos e núcleos que têm por objectivo conhecer a estrutura fundamental da matéria. Esses feixes foram fundamentais para a descoberta de que os núcleos atômicos são formados por protões e neutrões e para a descoberta de que os protões e neutrões são formados por quarks e glúons. Como os eletrões e protões possuem carga elétrica, em princípio podemos acelerá-los até que atinjam altas energias submetendo-os a grandes diferenças de potencial. No caso dos eletrões, cuja massa é muito pequena, é possível acelerá-los dessa forma em uma distância razoável. CÍCLOTRON Segundo LEMOS Jéssica, Um Cíclotron é um acelerador de partículas onde as partículas movem-se em órbitas aparentemente circulares e recebem duas vezes uma aceleração a cada ciclo, fazendo com que se eleve a energia e o raio da órbita, porém sem modificar sua frequência nem a velocidade angular. Ja Halliday Resnick alega que partículas carregadas de um Cíclotron são aceleradas por forças elétricas enquanto descrevem uma trajetória espiral napresença de um campo magnético. ➢ Em um síncrotron, o campo magnético e a frequência do oscilador variam de modo a manter as partículas em uma trajetória circular, remata o mesmo autor. Segundo ALBELT (2019), existem os aceleradores lineares, que são receptáculos retos que são praticamente “canhões” que atiram partículas aceleradas, para se chocarem com amostras paradas ou outras partículas aceleradas também. Mas devido ao tamanho desses tipos de aceleradores, só é possível fazer experimentos com baixas energias. Por isso inventaram os aceleradores de ciclotron. que ao invés de serem “pistas” retas, são círculos onde as partículas são obrigadas a ficarem circulando, onde a cada volta é aumentada mais ainda sua velocidade, permitindo se obter altas energias de choque.
A figura abixo mostra uma vista de topo da região de um cíclotron na qual circulam partículas (portões, por exemplo). As paredes das duas câmaras em forma de D (abertas na face plana) são feitas de cobre. Os dês, como são chamados, estão ligados a um oscilador que alterna o potencial elétrico de tal forma que o campo elétrico na região entre os dês aponta ora em um sentido, ora no sentido oposto. Ao mesmo tempo, é aplicado um campo magnético de alta intensidade dirigido para fora do plano da página. O módulo B desse campo depende da corrente no eletroímã responsável pela produção do campo. Suponha que um portão, injetado pela fonte situada no centro do cíclotron, esteja inicialmente se movendo em direção ao dê da esquerda, negativamente carregado. O portão é atraído pelo dê e entra nele. Depois de entrar, fica isolado do campo elétrico pelas paredes de cobre do dê; em outras palavras, o campo elétrico não penetra nas câmaras. O campo magnético, porém, não está sujeito aos efeitos das paredes de cobre (um metal não magnético) e, portanto, age sobre o portão, fazendo com que ele descreva uma trajetória semicircular cujo raio, que depende da velocidade. Suponha que no instante em que o portão chega ao espaço central, proveniente do dê da esquerda, a diferença de potencial entre os dois dês seja invertida. Nesse caso, o portão é novamente atraído por um dê negativamente carregado e é novamente acelerado. O processo continua, com o movimento do portão sempre em fase com as oscilações do potencial, até que a trajetória em espiral leve a partícula até a borda do sistema, onde uma placa defletora a faz passar por um orifício e deixar um dos dês. Frequência. O funcionamento do cíclotron se baseia no fato de que a frequência f com a qual a partícula circula sob o efeito do campo magnético
➢ um analisador de massas;e ➢ um detector. Sendo que todo o sistema encontra-se sob a ação de alto vácuo. Os espectrômetros de massas normalmente aparecem associados a outras técnicas analíticas, como por exemplo, a cromatografia a gás (GC), cromatografia líquida (LC) e plasma induzido (ICP), além da possibilidade de inserção direta da amostra, conhecidos como sistemas de introdução de amostra. Na cromatografia a gás, por exemplo, uma mistura de compostos é previamente separada e os compostos introduzidos no espectrômetro de massas através da coluna capilar. Processo semelhante a cromatografia líquida, a qual é aplicada a compostos ou misturas de compostos termicamente instáveis que sofreriam decomposição em sistemas de cromatografia a gás. FUNCIONAMENTO DE ESPECTRO DE MASSAS Ela se baseia no bombeamento de uma amostra com um solvente (fase móvel) por meio de uma coluna empacotada com material solvente (fase estacionária) sob alta pressão. Cromatografia gasosa é uma técnica analítica comum usada para separar e analisar compostos voláteis na fase gasosa.
Halliday Resnick, Fundamentos de Física. 10ªedição.gen LTC https://www.if.ufrj.br/tag/sincrotron/ https://pt.scribd.com/document/222045917/Trabalho-Sobre-Ciclotron
