Tecnologías de análisis y protección electromagnética

Jaula Faraday

Una consecuencia de la ley de Gauss es que en el interior de un conductor **Huecco** el campo también es nulo, aunque haya campos externos intensos. La idea se utiliza para proteger y brindar aparatos delicados y dispositivos de medida sensibles de posibles efectos electrostáticos y electromagnéticos indeseados al recubrirse el dispositivo con una caja conductora. El campo eléctrico externo redistribuye los electrones libres del conductor, lo que produce una separación de cargas en la superficie. Esta distribución de carga altera las líneas de campo debido a la proximidad de la caja.

Espectrómetro de masas

Instrumento de laboratorio utilizado para analizar la proporción de los distintos isótopos de cada elemento, separando los átomos ionizados en función de su masa carga. Consta de los siguientes elementos:

• Una cámara de ionización donde se producen los iones de cierta sustancia.
• Una región donde se aceleran los iones mediante un campo eléctrico.
• Otra región del espacio donde se desvían los iones mediante un campo magnético perpendicular a su velocidad.
• Una pantalla o placa donde inciden los iones después de describir una semicircunferencia.
• Mediante un detector se cuentan los iones de cada tipo que han llegado.

En cuanto a su funcionamiento, en primer lugar, los diferentes isótopos de un mismo elemento químico se ionizan positivamente tras perder un electrón. Por tanto, estos iones tienen distinta masa pero igual carga eléctrica. Los iones salen de la cámara de ionización con velocidad prácticamente nula, penetrando en la región donde existe un campo eléctrico obtenido a partir de una diferencia de potencial. Tras recorrer esta región, los iones han adquirido una velocidad aplicando la conservación de la energía: v = √(2qV/m). Los iones penetran con esta velocidad en la región del campo magnético. Dado que este campo es uniforme y perpendicular a la velocidad, el movimiento que describe la carga es circular con radio: R = mv/qB.

Elevando al cuadrado y operando: R^2B^2/2V. Dado que B y la diferencia de potencial son parámetros del espectrómetro, podemos obtener para cada ion su relación masa-carga. Las proporciones relativas entre iones se consiguen a partir de las lecturas del detector.

Ciclotrón

Es un acelerador de partículas de tipo circular que se utiliza para acelerar protones y deuterones con el fin de obtener materiales radiactivos con aplicaciones médicas. R = mv/qB.

Permeabilidad relativa

Los medios se clasifican en función del valor de su permeabilidad relativa: m_relativa = m/m_o.

• Sustancias diamagnéticas: m_rel < 1 (Ej.: Au, Ag, Cu, H₂O,…) Permeabilidad inferior a la del vacío.
• Sustancias paramagnéticas: m_rel > 1 (Ej.: O_2(líq), Al, Pt, Pd…) Permeabilidad ligeramente superior a la del vacío.
• Sustancias ferromagnéticas: m_rel >> 1 Permeabilidad miles de veces superior a la del vacío (hierro, magnetita (Fe₃O₄), acero, aleaciones especiales, etc.). Exaltan de manera extraordinaria los fenómenos magnéticos y el valor del campo de inducción.