Ingeniería
Nuevo tipo de microscopio que usa neutrones en vez de luz o de electrones
Se ha ideado un microscopio revolucionario capaz de utilizar neutrones (partículas subatómicas sin carga eléctrica) en vez de rayos de luz o electrones para obtener imágenes de alta resolución.
Entre otras características, los microscopios neutrónicos tienen la capacidad de sondear dentro de objetos metálicos, como células de combustible, baterías y motores, incluso cuando están en pleno uso, mostrando detalles de su estructura interna. Los instrumentos neutrónicos también son excepcionalmente sensibles a las propiedades magnéticas y a elementos ligeros que son muy importantes en los materiales biológicos.
El nuevo concepto, obra de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, así como de la NASA (la agencia espacial estadounidense) y el Laboratorio Nacional Estadounidense de Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, es una adaptación ingeniosa de un concepto de unos sesenta años atrás para enfocar rayos X utilizando espejos, pero adaptado ahora a la construcción de un microscopio neutrónico de alta resolución.
Hasta ahora, la mayoría de los instrumentos neutrónicos para captar imágenes han sido similares a una cámara estenopeica (básicamente una caja con un agujero por el que entra la luz e impresiona la película colocada en su interior). Sin componentes ópticos eficientes, los dispositivos neutrónicos tradicionales producen imágenes tenues y de resolución pobre.
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El pequeño prototipo de microscopio neutrónico se muestra preparado para las pruebas iniciales en el Laboratorio del Reactor Nuclear del MIT. Los espejos de microscopio están dentro de la cajita de metal en la parte superior derecha. (Foto: Cortesía de los investigadores)
Hasta ahora, no había existido ningún dispositivo neutrónico con una buena capacidad de enfoque. En muchos sentidos, todos los instrumentos neutrónicos desarrollados durante medio siglo son poco más que cámaras estenopeicas exóticas. Sin embargo, con el nuevo avance logrado por el equipo de Dazhi Liu, Boris Khaykovich y David Moncton, se abre en el campo de la captación neutrónica de imágenes una puerta hacia la primera generación de dispositivos de verdadera óptica neutrónica.
Debido a que los neutrones no interactúan mucho con la materia, es difícil enfocar haces de ellos como se hace por ejemplo con la luz en un telescopio o en un microscopio. No obstante, un concepto básico fue propuesto para los rayos X por Hans Wolter en 1952, y posteriormente desarrollado, bajo los auspicios de la NASA, para aparatos como el Telescopio Espacial Chandra de Rayos X de la NASA. La interacción que los haces de neutrones experimentan con bloques de materia tiene bastantes paralelismos con la que experimentan los rayos X, hasta el punto de que los haces de neutrones se pueden enfocar mediante sistemas ópticos parecidos a los empleados para enfocar rayos X.
Espejos con recubrimientos especiales pueden reflejar neutrones en ciertos ángulos.
El instrumento desarrollado como prototipo de microscopio neutrónico utiliza varios cilindros reflectantes alojados uno dentro del otro. El nuevo dispositivo podría mejorar la eficiencia de los sistemas tradicionales de obtención de imágenes basados en neutrones, en un factor de alrededor de 50, permitiendo obtener imágenes mucho más nítidas, instrumentos mucho más pequeños, o ambas cosas.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Mikhail V. Gubarev, J. Lee Robertson, Lowell Crow y Brian D. Ramsey.
Información adicional
Entre otras características, los microscopios neutrónicos tienen la capacidad de sondear dentro de objetos metálicos, como células de combustible, baterías y motores, incluso cuando están en pleno uso, mostrando detalles de su estructura interna. Los instrumentos neutrónicos también son excepcionalmente sensibles a las propiedades magnéticas y a elementos ligeros que son muy importantes en los materiales biológicos.
El nuevo concepto, obra de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, así como de la NASA (la agencia espacial estadounidense) y el Laboratorio Nacional Estadounidense de Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, es una adaptación ingeniosa de un concepto de unos sesenta años atrás para enfocar rayos X utilizando espejos, pero adaptado ahora a la construcción de un microscopio neutrónico de alta resolución.
Hasta ahora, la mayoría de los instrumentos neutrónicos para captar imágenes han sido similares a una cámara estenopeica (básicamente una caja con un agujero por el que entra la luz e impresiona la película colocada en su interior). Sin componentes ópticos eficientes, los dispositivos neutrónicos tradicionales producen imágenes tenues y de resolución pobre.
El pequeño prototipo de microscopio neutrónico se muestra preparado para las pruebas iniciales en el Laboratorio del Reactor Nuclear del MIT. Los espejos de microscopio están dentro de la cajita de metal en la parte superior derecha. (Foto: Cortesía de los investigadores)
Hasta ahora, no había existido ningún dispositivo neutrónico con una buena capacidad de enfoque. En muchos sentidos, todos los instrumentos neutrónicos desarrollados durante medio siglo son poco más que cámaras estenopeicas exóticas. Sin embargo, con el nuevo avance logrado por el equipo de Dazhi Liu, Boris Khaykovich y David Moncton, se abre en el campo de la captación neutrónica de imágenes una puerta hacia la primera generación de dispositivos de verdadera óptica neutrónica.
Espejos con recubrimientos especiales pueden reflejar neutrones en ciertos ángulos.
El instrumento desarrollado como prototipo de microscopio neutrónico utiliza varios cilindros reflectantes alojados uno dentro del otro. El nuevo dispositivo podría mejorar la eficiencia de los sistemas tradicionales de obtención de imágenes basados en neutrones, en un factor de alrededor de 50, permitiendo obtener imágenes mucho más nítidas, instrumentos mucho más pequeños, o ambas cosas.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Mikhail V. Gubarev, J. Lee Robertson, Lowell Crow y Brian D. Ramsey.
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