Implementación de un microhaz de iones pesados para el acelerador Tandar. - Stoliar, Pablo A.
En este trabajo se describe el diseño, la instalación y puesta en marcha del microhaz de iones pesados del acelerador Tandar, y a modo de ejemplo de aplicación relevante se detalla la primera serie de experimentos para los que se utilizó esta línea. Básicamente este microhaz es un sistema de óptica iónica en el que una lente magnética de alta precisión enfoca el haz de iones sobre la muestra dentro de un área del orden del micrón cuadrado.Completan al microhaz un sistema de control y adquisición para controlar y obtener información de la interacción del haz con la muestra.En la primera parte del presente trabajo se introducen los conceptos de óptica iónica necesarios para la comprensión del sistema, y los criterios básicos para el guiado del haz dentro de la línea.Además, en esta sección se describen las nociones elementales de dos técnicas analíticas utilizadas, STIM y PIXE. En STIM (Scanning Transmission Ion Microscopy) se utiliza la pérdida de energía de los iones al atravesar la muestra para obtener información de su espesor y/o densidad. En PIXE (Particle Induced X-ray Emission) se determina la composición elemental de una muestra estudiando la emisión de rayos X al ser excitada por un haz de partículas cargadas. Luego se presentan dos simulaciones numéricas con las que se estudian dos puntos críticos a la hora de obtener un haz de dimensiones reducidas en este tipo de instalación, la influencia de la variación de la energía del haz de iones, y la generación de haz disperso en los bordes de los colimadores. A continuación se encuentra una sección en la que se describe el diseño, la instalación y la puesta en marcha del microhaz. En el diseño se prestó especial atención a la estabilidad mecánica, la aislación de vibraciones, y la eliminación de interferencias electromagnéticas, factores que pueden degradar considerablemente el funcionamiento del microhaz. Al mismo tiempo, se describen los criterios de diseño del sistema de vacío y la instrumentación utilizada para el guiado del haz dentro de la línea, y a adquisición de datos. En lo que respecta a la instalación y puesta en marcha, se especifican los procedimientos utilizados para la alineación de los componentes durante el montaje, y para la alineación fina, la puesta a punto, y los procedimientos básicos para la operación de la línea, es decir, el guiado del haz a través de ella, y la obtención de un haz de dimensiones micrométricas. Completan esta sección la medición del tamaño del foco del haz, para lo que se utilizaron tres procedimientos que combinan las técnicas STIM y PIXE. Por último, se muestra el procedimiento utilizado para estudiar la microdistribución de una droga de potencial interés para la terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) en cortes de tejidos de hámsteres. Esta droga contiene cobre, por lo que se utilizó el microhaz para obtener mapas de distribución de cobre en las muestras a nivel tisular, utilizando PIXE. Para obtener información cuantitativa fue necesario desarrollar un método específico de corrección de tiempo muerto. Además, como la luz de iones pierde una considerable cantidad de energía al atravesar algunas de estas muestras, fue necesario corregir en función de la variación de la sección eficaz de producción de rayos X. Debido a la imposibilidad de obtener información de STIM (útil para realizar esta corrección) para todas las mediciones, se desarrolló un método mediante el cual es posible realizar esta corrección basado en la correlación entre el fondo de bremsstrahlung en los espectros de PIXE y la pérdida de energía del ión al atravesar la muestra. Al final de esta sección se presentan los resultados obtenidos, donde se observa una gran inhomogeneidad en la distribución de la droga en el tejido.