Espectómetro de rayos X de partículas alfa

APXS también es una abreviatura de APache Extension Tool , una extensión para servidores web Apache .

Un espectrómetro de rayos X de partículas alfa ( APXS ) es un espectrómetro que analiza la composición de elementos químicos de una muestra a partir de partículas alfa dispersas y rayos X fluorescentes después de que una muestra se irradia con partículas alfa y rayos X de fuentes radiactivas. ^[1] Este método de análisis de la composición elemental de una muestra se utiliza con mayor frecuencia en misiones espaciales, que requieren poco peso, tamaño pequeño y un consumo mínimo de energía. Otros métodos (por ejemplo, la espectrometría de masas ) son más rápidos y no requieren el uso de materiales radiactivos, pero requieren equipos más grandes con mayores requisitos de energía. Una variación es el espectrómetro de rayos X de protones alfa , como en la misión Pathfinder , que también detecta protones .

A lo largo de los años se han lanzado varias versiones modificadas de este tipo de instrumentos, como el APS (sin espectrómetro de rayos X) o el APXS: Surveyor 5-7 , ^[2] Mars Pathfinder , ^[3] Mars 96 , ^[4] Mars Exploration Rover , ^[5] Phobos , ^[6] Mars Science Laboratory y el módulo de aterrizaje del cometa Philae . ^{[7] [8]} Los dispositivos APS/APXS se incluirán en varias misiones futuras, incluido el rover lunar Chandrayaan-2 . ^[9]

En el APXS se utilizan varias formas de radiación, entre ellas partículas alfa , protones y rayos X. Las partículas alfa, los protones y los rayos X se emiten durante la desintegración radiactiva de átomos inestables. Una fuente común de partículas alfa es el curio-244 , que emite partículas con una energía de 5,8 MeV . En la desintegración del plutonio-240 se emiten rayos X de 14 y 18 keV . La carga útil Athena del Mars Exploration Rovers utiliza curio-244 con una potencia de fuente de aproximadamente 30 milicurios (1,1  GBq ). ^[10]

Algunas de las partículas alfa de una energía definida se retrodispersan hacia el detector si chocan con un núcleo atómico. Las leyes físicas de la retrodispersión de Rutherford en un ángulo cercano a 180° son la conservación de la energía y la conservación del momento lineal . Esto permite calcular la masa del núcleo impactado por la partícula alfa.

Los elementos ligeros absorben más energía de la partícula alfa, mientras que las partículas alfa son reflejadas por núcleos pesados ​​con casi la misma energía. El espectro de energía de la partícula alfa dispersada muestra picos desde el 25% hasta casi el 100% de las partículas alfa iniciales. Este espectro permite determinar la composición de la muestra, especialmente para los elementos más ligeros. La baja tasa de retrodispersión hace necesaria una irradiación prolongada, aproximadamente 10 horas.

Algunas de las partículas alfa son absorbidas por los núcleos atómicos. El proceso [alfa,protón] produce protones de una energía definida que son detectados. El sodio , magnesio , silicio , aluminio y azufre pueden detectarse mediante este método. Este método solo se utilizó en el Mars Pathfinder APXS. Para los rovers de exploración de Marte, el detector de protones fue reemplazado por un segundo sensor de partículas alfa. Por eso también se le llama espectrómetro de rayos X de partículas alfa.

Las partículas alfa también son capaces de expulsar electrones de las capas internas (capas K y L) de un átomo. Estos espacios vacíos se llenan con electrones de las capas externas, lo que da lugar a la emisión de unos rayos X característicos. Este proceso se denomina emisión de rayos X inducida por partículas y es relativamente fácil de detectar y tiene su mejor sensibilidad y resolución para los elementos más pesados.

• Alpha-X , para el módulo de aterrizaje DAS en Fobos 1 y Fobos 2. ^{[6] [11]}
• ALPHA , para los módulos de aterrizaje de Marte 96. Colaboración entre Alemania, Rusia y Estados Unidos. ^[12]
• Espectrómetro de rayos X de protones alfa , para Mars Pathfinder del Instituto Max Planck y la Universidad de Chicago . ^[13]
• Espectrómetro de rayos X de partículas alfa para los vehículos de exploración marcianos Spirit (MER-A) y Opportunity (MER-B) . ^{[14] [15]}
• Espectrómetro de rayos X de partículas alfa para Curiosity (MSL). El investigador principal del APXS de Curiosity es Ralf Gellert, físico de la Universidad de Guelph en Ontario , Canadá. Fue desarrollado y financiado por la Agencia Espacial Canadiense , con operaciones también apoyadas por Guelph y la administración espacial de los Estados Unidos. ^[16]
• Espectrómetro de rayos X de partículas alfa , para Philae , el módulo de aterrizaje de la Agencia Espacial Europea acoplado a Rosetta , para estudiar el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko . ^[7]

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  Roca " Bonanza King " en Marte – limpiada con " Dust Removal Tool " (17 de agosto de 2014).
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  Roca " Bonanza King " en Marte: pulverizada y perforada inicialmente (11 de septiembre de 2014).
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  Roca " Bonanza King " en Marte: la perforación se detuvo debido a rocas sueltas (11 de septiembre de 2014).
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  Roca " Bonanza King " en Marte – análisis APXS ( rover Curiosity ; 11 de septiembre de 2014).

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• Medios relacionados con Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) en Wikimedia Commons
• H. Wänke; J. Brückner; G. Dreibus; R. Rieder; I. ​​Ryabchikov (2001). "Composición química de rocas y suelos en el sitio Pathfinder". Space Science Reviews . 96 (1/4): 317–330. Bibcode :2001SSRv...96..317W. doi :10.1023/A:1011961725645.