Espectrometría de masas usando aceleradores de partículas

La espectrometría de masas utilizando aceleradores de partículas (AMS) es una técnica ultrasensible que permite medir concentraciones pequeñas, del orden de una parte en 10^16 de diferentes nucleídos. En particular se utiliza para la identificación y medición de isótopos radiactivos de vidas medias largas, dentro del rango de 10^3 a 10^8 años. Estos radioisótopos son de particular interés en ramas tan diferentes como las ciencias de la atmósfera, la cosmología o la arqueología. Dadas las concentraciones extremadamente bajas que es posible medir con esta técnica, así como las pequeñas cantidades de muestra que son necesarias (del orden de unos pocos miligramos), AMS está ubicada en una posición privilegiada frente a la espectrometría de masas convencional a la hora de realizar mediciones sobre muestras valiosas, que no deben ni pueden ser destruídas, como ser piezas arqueológicas, fragmenteos de rocas lunares o de meteoritos, etc.

AMS se desarrolla en el TANDAR desde hace poco tiempo. Para el desarrollo de la técnica han debido realizarse importantes estudios sobre óptica iónica y sobre los diferentes instrumentos eléctricos y magnéticos que componen la columna de aceleración de partículas y que permiten el acondicionamiento del haz. Así mismo ha sido necesario realizar modificaciones en el acelerador a las cuales el grupo le ha dedicado y aún continúa dedicándole tiempo y esfuerzo.

Uno de los escollos importantes en la aplicación de AMS es la separación e identificación de los isóbaros estables de los radionucleidos de interés. Para una buena identificación en el momento de la medición es necesario desarrollar un buen proceso químico de muestras. Luego de ello, es necesario contar con un instrumento de detección adecuado. El grupo cuenta con diferentes maneras de identificar isóbaros:

• Un espectrómetro de masas capaz de separar partículas que inciden con distintos momentos. A este espectrómetro es posible adosarle una cámara de deriva vertical sensible a posición o bien una cámara de ionización de ánodo segmentado. Esta última, diseñada y fabricada en el grupo, puede ser utilizada en diferentes arreglos experimentales. Puede ser sensible a posición y ángulo de incidencia y/o sensible a los diferentes números atómicos de las partículas incidentes gracias a las secciones en el ánodo, las cuales dan cuenta de la pérdida de energía y de la energía residual de dichas partículas (foto de la CIAS).
• Un detector gaseoso del tipo telescopio, el cual es sensible a la pérdida de energía a la energía residual y a la posición de incidencia de las partículas (ver figura 1)

Figura 1

Nuestro grupo ha estudiado por el método AMS algunas características relevantes del meteorito caído en Campo del Cielo, Pcia. del Chaco, Argentina. En la figura 2 se observa un fragmento del meteorito estudiado. Actualmente está en curso una investigación similar con fragmentos de material hallado en la región de Río Cuarto, Pcia. de Córdoba, Argentina.

Figura 2

Para obtener información más detallada sobre este tipo de mediciones hacer clic acá.