UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid forman parte del grupo que desarrolla el acelerador de rayos-X europeo XFEL, una instalación de 3 kilómetros que se construye cerca de Hamburgo (Alemania). Sus características únicas le permitirán tomar imágenes tridimensionales de las células y del nanomundo.

El nuevo acelerador tomará imágenes del nanomundo en 3D.

Observar la estructura atómica de un hueso, filmar una reacción química o ver el rendimiento de los materiales en estructuras inferiores a los 100 nanómetros de tamaño son solo algunos de los avances que están más cerca de hacerse realidad gracias al desarrollo del acelerador de partículas europeo XFEL.

El X-Ray láser de electrones libres es una instalación de 3 kilómetros de largo que se construye cerca de la ciudad alemanan de Hamburgo. Doce países, liderados por Alemania contribuyen para crear esta instalación científica única en el mundo, que se prevé que comience a funcionar en 2015.

Más de 30 grupos de investigación trabajan conjuntamente en este proyecto, entre ellos un equipo de investigadores del Centro de Electrónica Industrial, en la ETSI Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid (-UPM), coordinado por su subdirector, Óscar García. Estos expertos se encargan del desarrollo de las 240 fuentes de alimentación que dan energía a los imanes superconductores que incorpora la instalación.

Se trata de una parte “fundamental” del proyecto -según sus propotores- ya que el éxito del XFEL depende, en gran medida, de la precisión en el control del campo magnético que crean los imanes y por tanto de la precisión de la fuente de alimentación que desarrollarán los expertos españoles.

Capaz de generar rayos X ultracortos

El XFEL europeo destaca por sus características únicas. Capaz de generar rayos X ultracortos, parpadea 27.000 veces por segundo y el brillo de su láser es un billón de veces mayor que el de las mejores fuentes convencionales de radiación de rayos-X.

Para generar los destellos de rayos X, se aceleran haces de electrones a altas energías en unas cavidades especiales denominadas “resonadores”, que tienen imanes magnetizados que atraen a los electrones. Los resonadores emiten ondas de alta energía que, al transmitirse a los electrones, les hacen desprender esa energía convertida en rayos X.

Respecto al trabajo desarrollado por los investigadores del CEI-UPM, conseguir un buen funcionamiento del sistema es complejo, ya que para magnetizar los imanes, la energía emitida por las 240 fuentes de alimentación debe ser monitorizada en todo momento, explica su coordinador. “En estas condiciones se deben controlar los 50 A de corriente que suministran a cada imán con una precisión de 100 µA. La estrategia de control es fundamental y se basa en una combinación de variación de frecuencia y de ciclo de trabajo”, añade.

A ello se suma que las fuentes de alimentación deben proveer una tensión de salida variable (entre +10V y -10V) e incluir las protecciones que exige su uso, relacionadas con la salida brusca de los imanes de fase de superconducción, un momento en el que debe absorberse de manera rápida toda la energía que almacenaban.

Una vez que entre en funcionamiento, este acelerador de partículas abrirá áreas de investigación inaccesibles hasta el momento. Entre ellas, se conseguirá trazar los detalles atómicos de los virus, descifrar la composición molecular de las células o tomar imágenes tridimensionales del mundo nanométrico y de reacciones químicas hasta ahora imposibles de observar.

Sobre el CEI

El Centro de Electrónica Industrial (CEI) es un centro de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid creado para generar conocimiento y desarrollar aplicaciones relacionadas con la Electrónica Industrial, en cooperación con socios industriales.

Las actividades del CEI giran en torno al diseño de sistemas electrónicos, tanto analógicos, como digitales, aplicados a diferentes sectores. Sus líneas de investigación se centran en el desarrollo de sistemas de potencia, la gestión de la calidad de la energía eléctrica y los sistemas digitales embebidos.

El Centro participa en diferentes proyectos con financiación pública competitiva (Programa Marco, Plan Nacional, CENIT, Avanza I+D, etc.) y des¬taca el elevado número de colaboraciones directas con el sector Indus¬trial, así como su proyección internacional, mediante contratos de investigación con compañías europeas, como INDRA, CRISA, SENER, BOEING, EADS-CASA, AIRBUS, TECNOBIT, ALCATEL, FAGOR, INTERLAB, MTP, SEDECAL, REE, FAGOR, PREMO, BOEING y EDF, entre otras; americanas (AGERE SYSTEMS, ENPIRION, ANSYS, GENERAL ELECTRIC e INTEL), así como con COCHLEAR en Australia y SISC en China. Desde hace unos años, el grupo forma parte del European Centre for Power Electronics.