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REVISTA COLOMBIANA DE FÍSICA, VOL. 38, No. 2. 2006
ESTUDIO DEL EQUIPO DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X
TEL-X-OMETER, TEL. 580
O. D. Gil Novoa1, D. Martínez B1 A. J. Barón González1
Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja
Grupo Física de Materiales
(Recibido 29 de Sep.2005; Aceptado 30 de Mar. 2006; Publicado 16 de Jun. 2006)
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RESUMEN
El fenómeno de difracción es el fundamento de algunas técnicas de caracterización de materiales
entre las que se encuentra la Difracción de Rayos X (DRX), técnica a través de la cual se pueden
estudiar materiales mediante el análisis cristalográfico de su estructura. En este trabajo se expone
una descripción del equipo didáctico de difracción de rayos X TEL-X-OMETER TEL. 580, el estudio de la aplicabilidad tecnológica y científica del equipo, así como de su funcionabilidad pedagógica y didáctica través del diseño, elaboración, aplicación y evaluación de prácticas de laboratorio.
Palabras clave: Difracción, TEL-X-OMETER 580, Ciencia.
ABSTRAC
The diffraction phenomena is the background of some materials characterization techniques, the X
Ray Diffraction (XRD) is between them, this is a technique through one can study materials by
means of crystallographic analysis of its structure. In this work the description of TEL-XOMETER TEL. 580 XRD didactical equipment, the study of its technological appliance, as well
as its pedagogical and didactical functionality are exposed through design, development, application and testing of laboratory experienc
Keywords: Diffraction, TEL-X-OMETER 580, Science.
1. Introducción
Si Copérnico, Galileo y Newton inician la primera revolución científica, Röntgen con su descubrimiento de los rayos X marca el comienzo de la segunda revolución, el comienzo de la física
moderna, que lleva a reconocer la existencia de un universo microscópico en el interior de la
materia [1].
Los rayos X son ondas electromagnéticas de gran energía, por tanto de alta frecuencia y, por
consiguiente, de corta longitud de onda, sin masa ni carga que salen de la región de electrones
de un átomo, como consecuencia de los registros subsecuentes a la creación de vacancias en las
orbitas [2].
En el país existe una gran variedad de instrumentación que implementa los rayos X, ya sea para
el estudio del fenómeno como tal, en aplicaciones médicas, técnicas ó en la caracterización de
materiales. Muchos de estos se deterioran o dañan por el mal uso de los mismos, a consecuencia
de la falta de personal calificado en el manejo de este tipo de instrumentación. Como solución a
esto se han presentado algunas propuestas de equipos diseñados para la formación en el manejo
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y familiarización de la técnica DRX, uno de estos equipos es El TEL-X-OMETER TEL. 580 el
cual es un equipo didáctico de Difracción de rayos X, con el cual cuentan algunas universidades
del país, entre ellas la UPTC.
2. Descripción
El TEL-X-OMETER TEL. 580 (figura 1) consta de un tubo de rayos X localizado sobre un
puerto base del cual se emiten los rayos que se dirigen hacia la muestra, ésta se podrá ubicar en
el porta cristal que se encuentra suspendido dentro un plato que le sirve de soporte, los rayos
difractados por la muestra se proyectan en una placa fotográfica ubicada en un carruaje, para la
toma de datos según la geometría (θ,2θ) con la ayuda de un control manual (ruedilla) permitiendo adquirir medidas de los ángulos hasta con una precisión de 15 minutos de arco.
El blindaje del equipo posee un sistema de seguridad que no permite el funcionamiento del tubo
si no se encuentra en la posición correcta, al igual que posee dos lámparas que indican cuando
el equipo y el tubo se encuentran activados.
Este dispositivo viene acompañado de dos kit de accesorios complementarios los cuales cuentan
con rejillas, soportes, cristales, pantallas de registro, una cámara de ionización, un contador
G/M, entre otros.
Figura 1: TEL X OMETER, TEL 580
3. Características
El TEL-X-OMETER, emplea voltajes de aceleración de 20 y 30 kV, proporcionando diferentes
intensidades de radiación. Cuando el equipo está operando a 30 kV y 50 mA la intensidad de
radiación del haz a 20 cm del foco es de aproximadamente 2 Rad/min[3].
Los rayos X emitidos por el tubo son colimados en la cúpula de vidrio que contiene al tubo RX
con el fin de producir un haz circular de 5 mm de diámetro; estos rayos se direccionan por medio de un sistema de colimadores secundarios produciendo haces de 1 mm de diámetro, también
se pueden utilizar rejillas para producir haces verticales u horizontales según requiera la técnica
experimental y una placa fotográfica que registra el patrón de difracción (Figura 2). Para los
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experimentos de cristalografía el equipo viene provisto de un tubo contador Geiger Muller
(GM) que tiene un tiempo de decaimiento de 10 µs y alcanza la saturación a 10000 c/s.
Figura 2. Esquema del difractómetro de RX
4. Aplicaciones
El estudio de los rayos X ha desempeñado un papel primordial en la física teórica, especialmente en el desarrollo de la mecánica cuántica. Como herramienta de investigación, los rayos X han
permitido confirmar experimentalmente las teorías cristalográficas. Utilizando métodos de
difracción de rayos X es posible identificar las sustancias cristalinas y determinar su estructura,
la distribución de los átomos en la celda unidad, la orientación y el tamaño de grano. Casi todos
los conocimientos actuales en el campo de la cristalografía se han obtenido o verificado mediante análisis con rayos X. Los métodos de difracción de rayos X también pueden aplicarse a
sustancias pulverizadas que, sin ser cristalinas, presentan alguna regularidad en su estructura
molecular. Mediante estos métodos es posible identificar sustancias químicas y determinar el
tamaño de partículas ultramicroscópicas.
5. Análisis y discusión
Limitaciones del equipo. El goniómetro solo pude girar libremente aproximadamente 1200 debido a la disposición geométrica del mismo.
Posibles daños. Debido al uso del equipo, este puede presentar fallos en su funcionamiento en
cualquiera de sus diferentes componentes, ya sean los fusibles, los diodos, el estabilizador de
señal, el transistor del oscilador, el filamento del tubo o las lámparas indicadoras, etc.
Bondades del equipo. El TEL X OMETER 580, es utilizado en el aula de Física experimental
por estudiantes de la carrera de Física en el desarrollo de prácticas conducentes a la identificación, detección y análisis de fenómenos de emisión, absorción y dispersión de rayos X, así
como a la caracterización de propiedades de los rayos X y el estudio cristalográfico de algunas
muestras.
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6. Conclusiones
Dentro de las propiedades físicas que se pueden analizar con el TEL-X-OMETER TEL. 580 se
encuentran: las Leyes de Moseley, los niveles de energía del electrón, las intensidades de emisión Kα y Kβ y el efecto Compton; en cristalografía es posible determinar tamaños atómicos,
tamaño de celda, dimensiones de la celda unidad, números de coordinación y sistemas cristalinos; a través de las técnicas radiográficas se puede verificar por contraste la intensidad de radiación proporcionada por el equipo.
La aplicabilidad tecnológica que provee el equipo está limitada por el grado de precisión, la
disposición geométrica y el tipo de muestras que se pueden analizar.
El equipo debe ser manipulado única y exclusivamente por personal capacitado en su manejo.
El blindaje debe cubrir completamente la zona de experimentación.
Se debe verificar siempre que la radiación emitida por el equipo este por debajo de 0.5 mRad/h.
Referencias
[1]. GOMEZ M. Bernardo, Innovación y Ciencia, 100 años de los rayos X, Vol. 4 N° 3 de 1995, Pág. 49 55
[2].GUZMAN J. Manuel E, Nucleónica Básica, Instituto de Asuntos Nucleares, Bogotá 1989. Pág.41.
[3]. INSTRUCTION MANUAL, THE TEL-X-OMETER, TEL 580. The production properties and uses of
X Rays, Teltron
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