Generando rayos X con válvulas comunes de recepción

Advertencia: Los rayos X no son un juguete para divertirse, son radiaciones peligrosas que pueden causar quemaduras y lo peor el exceso de exposición a las misma puede producir cáncer ya que al impactar con las células puede alterar el DNA de las mismas.

Por tanto para trabajar con esto deberá protegerse todo el habitáculo donde se encuentre el tubo con una caja de plomo, dejando solo una ventana por donde podrán salir los RX para las experiencias.

Además el operador deberá estar habituado a trabajar con altas tensiones del orden de los 50 a 70 Kv.

 

Agradecimientos: Este proyecto no hubiera sido posible sin la colaboración de varios miembros de DTForuM, Armac, Black Tiger, Drearta,  y varios otros que colaboraron activamente en un extenso hilo que recomiendo revisen, pongo el link del mismo.

http://www.dtforum.net/index.php?topic=45809.msg1010659662#new

También de científicos aficionados AJDM, Matiass, Homer, Anilandro y Julio Fotón.

Muchas gracias a todos sin Uds, no hubiera podido.

 

Un poco de teoría: Hay dos maneras de producir rayos X. Uno es llamado Bremsstralhung, que es la palabra alemana para significar "radiación de frenado". El otro es llamado emisión de la capa K. Los dos pueden ocurrir en átomos pesados como el tungsteno.

 Bremsstralhung es más fácil de entender usando la idea clásica de que una radiación es emitida al cambiar la velocidad del electrón disparado al tungsteno. Este electrón se frena después de girar alrededor del núcleo de tungsteno y pierde energía, radiada en forma de rayos-x. Después de emitir el espectro de rayos-x, el electrón original se frena o se detiene, ninguno de los fotones tiene más energía de la que tenía el   electrón inicial.

Rayos X por emisión de la capa K. El nivel K es el estado más bajo de energía de un átomo también llamado 1S.

El electrón que viene del cañón a un electrón del nivel K de un átomo de tungsteno puede transmitirle suficiente energía para sacarlo de su nivel energético. Entonces, un electrón de un nivel de energía mayor (de una órbita más exterior) en el átomo de tungsteno puede caer al nivel K. La energía perdida por este electrón se manifiesta en un fotón de rayos-x. Mientras tanto, electrones de alta energía bajan al sitio dejado vacío en la órbita externa, repitiendo el proceso. De esta forma la emisión del nivel K puede producir una mayor intensidad de rayos-x que el Bremsstralhung, además de que el fotón de rayos-x sale con una sola longitud de onda. Este es el método que vamos a emplear en este experimento.

Vamos a acelerar electrones con una fuente de muy alta tensión que genera entre 60 y 70 Kv, en mi blog pueden ver el detalle de la misma, es la misma usada para el lifter con el agregado de otro flyback en serie, un muy buen artilugio para llegar a semejantes voltajes http://anajesusa.spaces.live.com/blog/cns!C7F66DE844F97871!537.entry

 

Construcción de un aparato de Rayos X casero

Como lámpara emisora de RX estuve probando varias, sobre todo las viejas rectificadoras de alta tensión en televisores blanco y negro, del tipo 1B3, 1G3 y otras mas chiquitas del tipo DY802, todas ellas emiten RX pero son RX “blandos”, ellos están cerca de de los UV y se solapan con ellos, este tipo de radiación es  la mas peligrosa, al tener menos penetración, toda la radiación recibida produce efecto ionizante que se queda en la piel y tejidos blandos. En cambio los RX "duros" estan mas cerca de los gama.

Con ninguna de estas válvulas pude imprimir en papel fotográfico, si es perfectamente detectada la presencia de RX por el contador geiger.

La lámpara que si produce los RX hard, es la 2X2A, una lámpara muy económica, la compré por ebay a un costo de 13 U$A con flete incluido, por ese precio me mandaron 2 unidades.

 

Lo mas tedioso de este proyecto es armar un buen sarcófago para la lámpara, esto es fundamental para no exponernos a las peligrosas radiaciones y tampoco exponer a nuestra familia, todo este tipo de experimentos debe realizarse preferentemente en la soledad de nuestros laboratorios, alejados del mundo civilizado, je je, es en broma, pero es cierto todos los cuidados son pocos, si hay embarazadas en casa, abstenerse de estos experimentos.

Para armar el sarcófago lo aconsejable es conseguir un tubo de PVC en el que entre la válvula y realizarle una ventana tal que cuando la válvula este dentro la de mayor emisión quede a la vista, luego con plancha de plomo de unos 2 mm, 3 mm mejor, se reviste todo el tubo plástico que servirá muy bien para aislar la alta tensión. En mi caso chapa de plomo no he conseguido por lo que corte un caño de Pb del mas grueso que conseguí, lo enderecé a martillo  y luego con eso revestí el caño plástico, cortando también la ventana en el mismo lugar que se le había hecho al tubo. En las casas donde venden PVC también venden accesorios como tapas para estos caños, hay que conseguir 2 del tamaño del caño usado y revestirlas también con plomo, en el centro de estas tapas se practica un agujero por donde pueda pasar un caño plástico del tipo de los usados en combustible, dentro de éste pasaran los cables de alta aislación que alimentarán la válvula.

Yo al final no usé PVC lo hice con un envase de siliconas vacío y reforzado con otro tubo plástico que entraba justo en su interior.

 

Una vez conseguido esto lo conveniente es darle alta tensión y comprobar con el geiger que la emisión salga exclusivamente por la ventana, que debemos apuntarla para donde no haya gente, para algún patio o si estamos en un altillo como es mi caso, la apunto oblicua hacia arriba.

Una interesante prueba antes de largarnos con la radiografía, es investigar que lugares de la válvula son los que mas emiten, ya que la geometría de la misma no es la de un tubo de rayos X y por esa geometría habrá lugares con mas y menos emisión, para localizar estos puntos, se envuelve una placa fotográfica alrededor del tubo plástico, marcando bien la posición de la válvula y del papel fotográfico, para luego poder identificar bien las zonas. Sería muy conveniente hacer esto antes de cortar la ventana, para elegir el lugar mas adecuado

Controlado esto llegó el momento de sacar las radiografías, la radiación se abre desde la ventana unos 30 º para cada lado, lo conveniente es poner lo mas cerca posible el objeto que se quiere investigar e inmediatamente tras de él un papel fotográfico resguardado de la luz con un sobre de plástico negro, no debe ser muy grueso el plástico este, en mi caso usé una tapa de carpeta portafolios de ese color, hay que investigar mas este punto, he probado con cartulina negra, pero si bien es muy permeable a los X, las radiografías salen muy feas, influye la trama del porta placas.

Algunas de las fotos que aquí agrego fueron expuestas 15 y 50 minutos. Usé papel fotográfico pero puede usarse película

Una plaqueta de circuito impreso

 

 

Un despertador, a este tendría que hacerle cirugía le veo el engranaje inflamado je je, la verdad que tengo muchas ganas de destriparlo ya que no entiendo bien todo lo que se ve.

 

Este es Mikey, pobre tan filantrópico, se entregó de lleno al proyecto

Con mucha buena voluntad en la parte inferior se pueden ver las cavidades oculares

 

 

Bueno este proyecto todavía no termina, trataremos de acortar el tiempo de exposición que es muy largo.

 

 

 

Modificación a la fuente Black Tiger para muy AT (60 a 70 Kvoltios)

 

 

En el siguiente esquema puede verse la fuente de alta tensión diseñada por Black Tiger que se utilizó en el proyecto del lifter.

 

Esta fuente debe estar produciendo unos 30 Kv capaces de producir el efecto buscado de viento iónico necesarios para  levantar el capacitor asimétrico que caracteriza al lifter, Necesariamente debe haber una tensión de esas magnitudes, si no el “ovni” no vuela.

Bien como siempre hay algo mas para investigar y hacer, hemos empezado a experimentar con rayos X (ver link http://www.dtforum.net/index.php?topic=45809.msg1010657562#new )  y para generar dichos rayos son necesarios unos 60 o 70 Kv que es prácticamente el doble de lo que esta fuente es capaz de proporcionar, por ese motivo se han hecho unas modificaciones muy sencillas que permiten duplicar la DDP de la fuente original agregándose otro flyback en serie con el de la fuente acoplado a éste con un eslabón hecho con cable de alto aislamiento y colocando en serie ambos devanados secundarios (ver esquema).

 

Hay una sobrecarga del transistor de salida BU208A, pero usado con buen disipador soporta perfectamente pruebas de 4 o 5 minutos sin llegar a un calentamiento excesivo.

 

Diez pruebas con materiales radiactivos de baja peligrosidad

 

 

Introducción:

Más de uno pensará que esto es peligroso y pasará de intentar cualquier cosa con materiales radiactivos, bueno en realidad estos materiales que vamos a usar para las pruebas no son riesgosos si se tienen los cuidados necesarios, se trata de minerales radiactivos, las archiconocidas camisas de farol, alguna plaquita con americio sacada de algún detector de humo y si tenemos suerte de conseguir alguna aguja con pintura fluorescente que tenga radio, actualmente las pinturas de este tipo no tienen radiactividad, las que sirven son agujas de reloj bastante antiguas (años 1930 a 1950) esas si probablemente tengan la pintura de bromuro de radio que nos interesa, este tipo de pintura es muy activa y lo mas recomendable para las pruebas.

 

 

 

He agregado para descargar dos archivos muy interesantes sobre radiactividad, sugiero su lectura

Archivo 1

Archivo 2

Como medidas de precaución vamos a guardar estas muestras en contenedores apropiados construidos con plomo, para mas información recomiendo visitar http://anilandro.googlepages.com/caja_plomo mi contenedor como verán esta construido como ese link lo enseña.

 

También como medida preventiva usaremos guantes de látex para manipular estos elementos y trataremos de no acercar los materiales a nuestros órganos nobles, es decir no llevar las muestras en los bolsillos y fuera del contenedor. Para mas información sobre radiaciones aca hay un documento en pdf muy recomendable, para bajarlo pulsar aqui 

Para algunas pruebas será necesario el contador Geiger, pero si no se dispone del mismo varios experimentos de los descritos podrán realizarse

 

Agradecimientos: como en otras oportunidades siempre estoy solicitando asesoramiento y ayuda a integrantes de los foros donde participo, especialmente agradezco la colaboración al PFDC que gentilmente me envió muestras minerales a Aewolframio, AJDM, Hector.ar (Boticario), Maca, Anilandro, Armac, todos han contribuido con alguna idea o me han sacado dudas. Muchísimas gracias.

 

Las diez pruebas

1.     Bequerel Efecto de los materiales radiactivos sobre papel fotográfico

Todos recordaran la experiencia de Bequerel que lo llevó a descubrir estas interesantes sustancias, el dejó un material radiactivo sobre una placa fotográfica al abrigo de la luz, cuando revelo encontró la placa velada, bien nosotros podemos replicar esta prueba fácilmente, nos conseguimos papel fotográfico o una placa radiográfica, lo ponemos dentro de un sobre, preferiblemente negro de cartulina, siempre cuidando que la luz no alcance este papel sensible, luego colocamos arriba del sobre el material radiactivo, lo dejamos uno o dos días sin moverlo y luego revelamos la placa

 

 

 

2.     Penetración de las radiaciones Se procede  en principio contando con el geiger la radiación media de un material, luego el mismo se va tapando con papel, y se vuelve a hacer el conteo, con aluminio y por último con plomo. Se explica la penetración de cada tipo de radiación.

Otra forma de hacer esta prueba es utilizando papel fotográfico, al mismo sobre negro que usamos en la prueba anterior lo marcamos cuestión que nos queden  en cuatro sectores. Para ver todas las radiaciones presentes en la muestra colocaremos la misma en una de las divisiones por dentro del sobre haciendo esto en cuarto oscuro, dejamos 1 día, luego en cuarto oscuro sacamos la muestra y la colocamos sobre el papel del sobre en otra de las divisiones, otra vez dejamos un día, trascurrido el mismo en otra de las secciones colocamos un papel aluminio y sobre el mismo el material, dejamos otro día, por último en la última sección que nos queda ponemos una plancha de plomo y sobre la misma el material. Se vuelve a dejar por un día y luego se revela la placa

 

En esta foto vemos el papel fotográfico con las marcas del cuadrante, la mas oscura corresponde a todas las radiaciones incluida la fosforescencia de la pintura, inmediatamente arriba, partículas beta y gamma y en el costado superior derecho muy pálida la marca de las gama únicamente, el costado inferior derecho no presenta nada estuvieron bloqueadas las radiaciones con la plancha de plomo 

3.      Ionización del aire: Los iones ayudan a los gases a conducir la electricidad

 Cuando un átomo es golpeado por una partícula rápida, como las emitidas por materiales radiactivos, o absorbe luz, puede expulsar un electrón. Lo que queda es un átomo cargado eléctricamente o "ion," con una carga positiva; al proceso se le denomina "ionización."

 Cuando ocurren estos procesos en el aire, producen iones libres y electrones, que se pueden mover y transportar la corriente eléctrica, algo que no pueden hacer los átomos neutros. El aire es normalmente un aislante eléctrico excelente, pero con la ionización, las cargas eléctricas pueden fugarse a su través.

Esta fuga se usó, alrededor de 1900, para detectar emisiones radiactivas y medir su intensidad. La figura muestra un instrumento simple para llevar a cabo estas mediciones. Se llama electroscopio y está formado por dos hojas paralelas de aluminio, protegidas del viento dentro de una recipiente de vidrio transparente, que están unidas a un eje metálico aislado de la caja saliendo de esta.

Cuando se carga eléctricamente la lámina del extremo del eje (p.e. frotándola con un paño seco), las hojas se separan, ya que ambas transportan cargas eléctricas de igual signo y se repelen. Sin embargo, cuando se acerca una sustancia radiactiva, la carga eléctrica se fuga hacia la caja y las hojas caen de nuevo. 

     En las fotografías se muestran dos electroscopios iguales cargados con la misma fuente electrostática, en uno hay una muestra radiactiva en el fondo, como se ve las placas del electroscopio estan caidas mientras que en el otro que no lleva la muestra se mantienen durante mucho tiempo separadas

 

 

Debo reconocer que esta prueba no es tan contundente cuando estamos usando estos materiales de tan baja actividad nuclear
 

 

 

4.     Fluorescencia: Los materiales son sometidos a la luz UV, con un detector de billetes falsos se hace perfectamente, casi todos los materiales radiactivos tienen  presentan fluorescencia frente al UV. Esta es una buena forma de investigar

     minerales si no se dispone del contador Geiger

 

 

 

 

5.     Efecto de la temperatura sobre materiales radiactivos

En esta prueba vamos a comprobar que las variaciones de temperatura no alteran la actividad nuclear, para ello usamos nitrógeno líquido que presenta en este estado una temperatura de -196ºC. Se monta un dispositivo que permita que el contador geiger quede siempre a una misma distancia de la muestra y esta pueda ser enfriada sin que se mueva del lugar. Para ello sobre un recipiente que soporte la temperatura del nitrógeno, en mi caso usé un recipiente para helados de telgopor, en el fondo del mismo se coloca la muestra sobre algún trozo de metal para que luego cuando vertimos el nitrógeno tome la temperatura de este pero sin tocar el líquido, esto es muy importante porque no debe quedar sobre el material ninguna condensación para que la medida sea válida. Sobre la boca del recipiente se acomoda el contador geiger y se toma la radiación media por minuto, hacer unas 5 lecturas y tomar el promedio. Luego se vierte el nitrógeno cuidando de que el material no quede sumergido en este, cuando los vapores dejan de verse se hacen también 5 lecturas de la radiación media por minuto y se saca el promedio. 

El resultado  deberá ser el mismo si se tomaron las precauciones antes citadas.

 

 

6.     Espintaroscopio

 Este sencillo instrumento permite la visualización directa de los impactos de partículas alfa sobre una pantalla sensible de Sulfuro de Zinc.

Para esta prueba puede usarse la plaquita de Américo de los detectores de humo, el americio es un poderoso emisor de partículas alfa. Para realizarlo desarmamos el ocular de un microscopio y sobre la tapa a rosca del mismo pegamos con cemento de contacto el material radiactivo, en medio el ocular tiene una división perforada, sobre la que vamos a instalar la placa sensible de SZn. Para visualizar los impactos nos pondremos a oscuras por el término de 5 minutos para que la vista se adapte, luego en la oscuridad observamos por el ocular y veremos los impactos como pequeñas chispas. Para este experimento es muy importante la adaptación previa, es decir estar los 5 minutos al oscuro antes de mirar.

 

 

7.     Cámara de niebla

Este dispositivo esta muy bien descrito en el siguiente link  http://palmera.pntic.mec.es/~fbarrada/aula/aula1a2.html

8.     Contaminación

En este punto no me voy a detener mucho, voy a contar solo una anécdota de cuan contaminantes son estos materiales si no se toman las medidas de seguridad, cuando terminé de hacer la prueba con el nitrógeno líquido, con una servilleta de papel sequé el material que es un cuadrante con pintura de radio, luego medí la radiación media que presentaba el papel y había aumentado casi al doble de lo que una servilleta limpia, si alguien toma la posta de ésto sería bueno que se contamine una germinación de semillas usando una camisa de farol incinerada, alimentando la germinación solo con agua y este material, luego cuando haya crecido la plantita disecar las raíces, el tallo y las hojas por separado midiendo la radiación en cada parte.

 

9. Propagación de las radiaciones en medios líquidos.

Pruebas en medios más o menos concentrados.

Resultados de una prueba utilizando agua, alcohol etílico, vaselina líquida y sangre humana. Para realizar la prueba hay que colocar el contador geiger fijo y debajo del mismo la muestra radiactiva, para lograr siempre un espesor de líquido igual para cada muestra, se utilizó una caja plástica en la que se vertieron 30 cm3 de líquido, se hicieron 3 lecturas tomando la media de radiación que atraviesa

 

	Agua	Etanol	Vaselina	Sangre
Densidad	1,000	0,780	0,860	1,088
Radiación media uSv/h	0,70	0,91	0,75	0,65

Viendo los resultados en esta tabla parecen indicar que a los líquidos cuanto más densos mas atajan la radiación

 

 

 

 

10.                       Una cámara de niebla electrónica

 A veces resulta difícil conseguir el hielo seco y además la iluminación con los vapores no permiten una buena visualización de los de los trazos de las partículas subatómicas. Este sistema que les voy a proponer ahora es muy sencillo consiste en desarmar la cámara web y dejar el sensor CCD al descubierto, para ello se le saca la lente que viene enroscada, una vez hecho esto se coloca directamente sobre el sensor el material radiactivo, puede ser una aguja con radio como en mi caso, o una placa de americio de los detectores de humo luego se tapa la entrada para quede absolutamente al oscuro y se observa la pantalla de la PC, se verán chispazos aleatorios esporádicamente, algunos de los cuales dejan como una estela, tal como ocurre en la cámara de niebla. Lo que conviene es capturar la película y luego pasarla frame a frame para ver bien los impactos.