Universidad de Carabobo Facultad Experimental de Ciencias y

Universidad de Carabobo
Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología
Departamento de Física
Coordinación de Pasantías.
INFORME FINAL DE PASANTÍAS
Autor: Br. Jessica K. Rivas Ochoa
Tutor: Dr. Ángel Rivas.
Tutor Empresarial: Dr. Ángel Rivas
Bárbula, Mayo de 2010.
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INTRODUCCIÓN.
El Departamento de Física de la Facultad Exp. de Ciencias y Tecnología perteneciente a la Universidad de Carabobo tiene como compromiso egresar físicos innovadores
con una orientación hacia el fomento, apoyo y desarrollo de la investigación científica y
tecnológica con una alta calificación científica y socio-humanística.
Durante el cuarto año del pémsun de la carrera se establece dictar la asignatura de
Laboratorio Avanzado en la cuál el bachiller debe tener la capacidad de mostrar sus
habilidades y todo lo aprendido en los años anteriores para desenvolverse al momento
de llevar a cabo distintos experimentos físicos. Finalizando el año académico 2008-2009
el Departamento de Física adquirió un equipo de docencia llamado APARATO DE
RAYOS X, el cuál permitirá a los estudiantes conocer la emisión de los rayos x, su
utilidad y poder de penetración entre otras cosas. El mencionado equipo formará parte
del Laboratorio Avanzado a partir del presente año académico 2009-2010.
Con el propósito de conocer el nuevo equipo de docencia y establecer las normas de
uso, detalles y funcionamiento del mismo, se ofertó dicha pasantía la cual tuvo como
propósito conocer el nuevo equipo, armarlo, ponerlo en funcionamiento, establecer sus
normas de seguridad, recrear los experimentos que se pueden realizar en él y por último
realizar las guías prácticas para el docente y los estudiantes del Laboratorio Avanzado.
En el desarrollo de este informe se describen los objetivos que desean llevarse a cabo
con dicha pasantía, la descripción del equipo, detalles de las partes que lo conforman y
las diferentes prácticas que se realizaron mostrando todo lo que involucra una guía de
prácticas así como el cronograma de cómo se desarrollaron dichas pasantías.
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OBJETIVOS LOGRADOS.
Mediante la realización de esta pasantía pude reforzar mis conocimientos acerca
del área de Física del Estado Sólido así como de la Física Cuántica y el área de las
Ondas y la Óptica debido a que antes de poder manipular el equipo de docencia tuve
que preparame en las áreas de la física antes mencionadas con el fin de mejorar el
conocimiento que se tenía acerca del principio físico del funcionamiento del equipo y su
utilidad.
Tuve la oportunidad de conocer el equipo a fondo y experimentar en él a un nivel
avanzado, ya que comuúnmente en los laboratorios se disponen de guías al momento de
realizar la experimentación y, como este es un equipo nuevo, la seguridad tuvo que ser
mayor por no conocerlo. De igual forma pude realizar experimentos los cuales muestran
físicamente aquellas teorías y conceptos estudiados a lo largo de la carrera.
En lo personal, fue una investigación de gran importancia debido a que me inspiró
en la realización del Trabajo Especial de Grado, donde estoy utilizando un equipo
con características parecidas y el hecho de haber realizado esta pasantía me ayudó
bastante. También me permitió realizar un trabajo de investigación de gran reelevancia
con expertos en el área de odontología lo que me hacer crecer como estudiante y futura
profesional en el área de la física.
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ACTIVIDADES.
Las pasantías fueron realizadas con el equipo “Aparato de Rayos X ”, Marca LD
Didactic GmbH, modelo 554 811 con Goniómetro incorporado, el cuál posee un tubo
con ánodo de Molibdeno. El aparato de rayos X es un equipo completo controlado
por microprocesador para ser utilizado en numerosos experimentos del área de Física
y otras disciplinas conexas. En el límite entre la física y la medicina se llevan a cabo
experimentos sobre la transmisión de rayos X en objetos y su observación sobre la
pantalla luminiscente o en una película para rayos X, así como también experimentos
sobre ionización y dosimetría. Este equipo se encuentra ubicado en el Laboratorio de
Instrumentación y Óptica, en el Departamento de Física, Facultad Exp. de Ciencias y
Tecnología de la Universidad de Carabobo Cámpus Bárbula.
En el aparato de rayos X se puede ajustar manualmente todos los parámetros con
lectura de los mismos en un visualizador digital. Los dos brazos del goniómetro de dos
circuitos pueden ser desplazados individualmente o en un acoplamiento 2:1 de forma
manual o automática. Como “sensor” se utiliza normalmente un contador Geiger-Müller
en el brazo del sensor y como “blanco” un cristal, un difusor o un absorbedor en el brazo
del blanco, pivoteándolo o girándolo respectivamente. Adicionalmente se ha incorporado
un medidor de tasas para el tubo contador Geiger-Müller. Esto permite utilizar al
aparato de rayos X como unidad “stand-alone” (autónoma), conectada a un ordenador
mediante un registrador XY.
Antes de la manipulación de dicho equipo se dictaron dos (2) seminarios teóricos en
los cuales se presentaron los conceptos afines con este tipo de equipo entre los cuales
se encuentran Física del Estado Sólido, Ondas y Óptica y Física Cuántica, esto con el
fin de refrescar el conocimiento en estas áreas para comprender de una mejor forma el
funcionamiento de dicho equipo. Posteriormente se realizó un seminario práctico en el
cuál se expusieron las normas de seguridad a tener en cuenta para la manipulación y
puesta en funcionamiento del equipo, así como cada una de las partes del mismo, su
descripción, detalles y manejo.
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Una vez realizados dichos seminarios se procedió a trasladar el equipo al laboratorio de Instrumentación y Óptica donde se cumplen las condiciones necesarias para
su buen funcionamiento, entre las cuales se nombran una temperatura adecuada, espacio suficiente para experimentación y resguardo del mismo. Seguidamente se realizó
el inventario de cada una de las partes de dicho equipo comparando con la guía de
instrucciones del mismo. Luego de verificar que dicho equipo tuviese todas las partes
mostradas en la hoja de instrucciones de servicio se procedió al montaje del goniómetro
el cual es una unidad autónoma que posee dos motores paso a paso independientes y
controlables, con los que se puede mover el brazo del sensor y el brazo del blanco. El
movimiento es fijado mediante pulsadores del panel de servicio del aparato de rayos X,
manualmente con el potenciómetro giratorio o automáticamente.
Después de montar cada una de las partes del Aparato de rayos x se realizó la
prueba del equipo; en esta prueba se buscaba identificar el buen funcionamiento del
equipo: la movilidad del goniómetro, el funcionamiento del panel de visualización, la
emisión efectiva de los rayos x, y, quizás lo más importante, el buen funcionamiento
de las puertas de seguridad, esto debido a que los rayos x son perjudiciales para el ser
humano si no se tiene cuidado con la exposición a los mismos. Dicha prueba dió como
resultado el buen funcionamiento del equipo y de todas sus partes y se dió inicio a la
realización de las prácticas experimentales.
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A continuación se presentan las “Normas de Seguridad ”a tener en cuenta para la
manipulación del Aparato de rayox x:
El aparato de rayos X cumple con todas las normas vigentes en Alemania
para equipos de rayos X; es un dispositivo totalmente protegido para usos
educativos, y es del tipo cuyo uso en escuelas está permitido en Alemania.
La protección integrada y las medidas del blindaje reducen la intensidad
de dosis local en el exterior del aparato de rayos X a menos de 1 µSv/h.
Este valor se encuentra en el orden de magnitud de la radiación de fondo
natural.
Antes de comenzar a utilizar el aparato de rayos X, verifique que no
se encuentre dañado y asegúrese de que la alta tensión se interrumpa
cuando se abren las puertas corredizas (ver Hoja de instrucciones del
aparato de rayos X).
No permita el acceso de personas no autorizadas al aparato de rayos
X.
Evite el sobrecalentamiento del ánodo del tubo de rayos x de Molibdeno.
Al encender el aparato de rayos X, asegúrese de que el ventilador en
la cámara del tubo esté girando.
El goniómetro es posicionado exclusivamente por motores eléctricos
paso a paso.
No bloquee el brazo para el objetivo y el brazo para el sensor del goniómetro y no utilice la fuerza para moverlos.
Siempre apague o desenchufe el aparato de rayos x antes de montar o
desmontar cualquiera de sus partes.
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En primer lugar se realizarón cuatro (4) prácticas experimentales las cuales se presentan a continuación:
PRÁCTICA No 1
Reflexión de Bragg: Difracción de Rayos X en un monocristal.
PRÁCTICA No 2
Estudio de los espectros de energía de un tubo de rayos x en función de la
alta tensión y de la corriente de emisión.
PRÁCTICA No 3
Ley del desplazamiento de Duane-Hunt y determinación de la constante de
Planck
PRÁCTICA No 4
Absorción en forma de bordes: Filtrado de rayos X
Para cada una de las prácticas se presentó fundamento teórico, procedimiento experimental, análisis y resultados. Una vez realizadas las prácticas experimentales y como
ya se tenía conocimiento del uso y utilidad del equipo se procedió a realizar un estudio
a nivel de investigación con profesionales del área de odontología. Este trabajo arrojó
buenos resultados y permitió conocer más en el campo de la odontología y principalmente en el área de Física del Estado Sólido parte fundamental de mi Trabajo Especial
de Grado.
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CONCLUSIONES.
En lo que respecta al conocimiento del equipo, se lograron los objetivos iniciales que
eran conocer el equipo y aprender a manipularlo. Se pudo trabajar con el “Aparato de
Rayos X ”con toda normalidad y se establecieron las normas de seguridad cosa vital
debido a que se esta tratando con una fuente radiactiva.
Con respecto a la realización de las prácticas experimentales se logró el objetivo
propuesto que era realizar las guías de prácticas para el Laboratorio Avanzado, dichas
guías se realizaron orientando al estudiante en el uso del equipo y motivándolo a prestar
mucha atención al momento de la eperimentación para responder las preguntas de
evaluación. Asímismo se presentó una guía completa la cuál muestra que el equipo se
encuentra en perfectas condiciones y que las prácticas se pueden realizar sin mayor
dificultad.