Speaker
Prof.
James Perenguez López
(Observatorio Astronómico Udenar)
Description
En el presente trabajo se realiza un estudio sobre los procesos físicos de la difracción de radiación gamma en cristales con base en la ley de Bragg y su aplicación en el diseño de una lente de Laue de diámetro 50 cm y distancia focal 10m. La ley de Bragg establece una relación entre el ángulo de difracción y las distancias interplanares en un cristal: 2.d.senθ = m.λ, En donde m es un entero, y λ es la longitud de onda de radiación considerada (rayos X y rayos gamma). De acuerdo con esta expresión, para tener una interferencia constructiva en el haz difractado por toda la familia de planos en la dirección θ, los rayos que provienen de los diversos planos deben estar en fase. La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida por la interacción de un par positrón-electrón, pero a la vez el origen de este tipo de radiación de tal magnitud está relacionada con fenómenos astrofísicos de gran violencia. En general los rayos gamma producidos en el espacio no llegan directamente a la superficie terrestre, por lo cual son considerados de gran importancia en el estudio y observación del Universo en estos rangos de energía y frecuencia ya que su estudio solo es posible si los sistemas diseñados para tal fin son instalados en observatorios espaciales o en el mejor de los casos en globos sondas; la radiación gamma así estudiada tiene su origen en fenómenos astrofísicos de alta energía como explosiones de supernovas y nucleos activos de Galaxias.
Una lente de Laue está contituida principalmente de un gran número de pequeños cristales, los cristales se disponen de tal manera que permiten enfocar la radiación electromagnética incidente sobre un punto focal común a manera de un telescopio óptico. Una forma conveniente de visualizar la geometría de una lente de Laue es considerarla como si fuese un casquete esférico cubierto por los diferentes fragmentos de cristal(cristalitos) con sus planos de difracción perpendiculares al casquete esférico, el punto focal de la lente se encuentra lozalizado sobre el eje de simetría y a la distancia focal F.
Diferentes simulaciones computacionales sobre el diseño de una lente de Laue para el estudio de la radiación gamma en el rango de energía alrededor de 1 MeV fueron llevadas a cabo a través de un software especializado desarrollado en IDL (Interactive Data Language) facilitado para su modificacion y adaptación [Dr. Nicolas Barrière barriere@ssl.berkeley.edu, Space Sciences Laboratory 7 Gauss way, Berkeley – CA, USA]. Las pruebas se realizaron considerando diferentes tipos de materiales tales como cobre y germanio e igualmente se analizaron diferentes estructuras geométricas en este caso se trabajó con una estructura tipo anillos concéntricos y diferentes disposiciones de los cristales en la lente segun sus planos de difracción. El software implementado es capaz de mostrar diferentes resultados de la estructura y respuesta de la lente tales como: la point spread function (PSF), la curva de respuesta del area efectiva de los cristales en función del rango de energía de energia alrededor de 1MeV, el diagrama sobre la estructura de la lente en función de los cristales dispuestos en forma de anillos concéntricos y constituidos por los diferentes materiales utilizados y con base en las condiciones iniciales de geometría y constitución de la lente consideradas.
A partir de dichas pruebas se realizaron algunas comparaciones que permitieron determinar la configuración más eficiente de la lente y sus propiedades ópticas. El estudio de la difracción en las lentes de Laue es una herramienta muy prometedora en el campo de la astrofísica de radiación gamma, sin embargo su aplicación está aún limitada en función de la energía de trabajo.
Primary author
Prof.
James Perenguez López
(Observatorio Astronómico Udenar)
Co-authors
Prof.
Alberto Quijano Vodniza
(Observatorio Astronómico Udenar)
Prof.
Karla Patricia Reyes Sánchez
(Observatorio Astronómico Udenar)
