Espectroscopia Nuclear
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Espectroscopia Nuclear en la Ciencia Forense
La espectroscopia nuclear es una herramienta poderosa en el arsenal de los científicos e investigadores forenses porque permite un estudio detallado de la estructura de la materia basado en las reacciones que tienen lugar en los núcleos atómicos excitados.
La espectroscopia nuclear es una técnica ampliamente utilizada para determinar la composición de las sustancias porque es más sensible que otros métodos espectroscópicos y puede detectar la presencia de trazas de elementos en una sustancia desconocida que puede estar presente sólo en el orden de las partes por billón.
Las técnicas de análisis de espectroscopia nuclear proporcionaron a los investigadores forenses pruebas que vinculaban varios de los que finalmente se conocieron como los “disparos de francotiradores” del área de Washington, D.C. a finales de 2002.
MÉTODOS DE ESPECTROSCOPIA NUCLEAR
Se pueden utilizar varios métodos para excitar los núcleos atómicos y luego medir sus emisiones de rayos gamma en descomposición a medida que los átomos vuelven a los niveles normales de energía (es decir, su estado terrestre). A continuación, las emisiones se analizan y se separan en un espectro de emisión característico de cada elemento. La excitación puede lograrse mediante la colisión de núcleos, haces de iones pesados y otros métodos, pero el propósito fundamental sigue siendo medir las propiedades espectrales de una muestra como herramienta para aprender algo sobre la estructura cuántica de los átomos de la muestra.
Al igual que otras formas de espectroscopia, las mediciones fundamentales de la espectroscopia nuclear implican el registro de las emisiones o la absorción (véase su concepto jurídico) de fotones por los átomos.
Detalles
Las emisiones o absorciones específicas reflejan los niveles de energía, los estados de espín, la paridad y otras propiedades de la estructura de un átomo (por ejemplo, los niveles de energía cuantificados).
Algunos Aspectos sobre Espectroscopia Nuclear
Un análisis cualitativo identifica los componentes de una sustancia o mezcla. El análisis cuantitativo mide las cantidades o proporciones de los componentes de una reacción o sustancia.
Dado que cada elemento y cada nucleido (es decir, un núcleo atómico con una combinación única de protones y neutrones) emite o absorbe sólo frecuencias y longitudes de onda específicas de radiación electromagnética, la espectroscopia nuclear es un ensayo cualitativo (es decir, un ensayo diseñado para identificar los componentes de una sustancia o mezcla) para determinar la presencia de un elemento o isótopo en una muestra desconocida.
Además, la intensidad de las emisiones y la absorción (véase su concepto jurídico) de cada elemento y nucleido puede permitir una medición cuantitativa de la cantidad o proporción del elemento en un desconocido. Para realizar pruebas cuantitativas, es decir, para medir las cantidades de un elemento presente, el espectro medido debe reducirse al análisis de fotones con energías específicas (es decir, radiación electromagnética de una longitud de onda o frecuencia específicas). A continuación se aplica el cálculo cuantitativo mediante la Ley de la Cerveza a las intensidades medidas de emisión o absorción (véase su concepto jurídico) de fotones. Muchos otros métodos espectroscópicos utilizan esta técnica (por ejemplo, la espectroscopia de absorción (véase su concepto jurídico) atómica y la espectroscopia de emisión atómica) para determinar la cantidad de un elemento presente.
Uno de los métodos de espectroscopia nuclear más utilizados para determinar la composición elemental de las sustancias es el análisis de activación de neutrones (NAA). Otra forma es la resonancia magnética nuclear (RMN).
RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (NMR)
La resonancia magnética nuclear (RMN) es otra forma de espectroscopia nuclear que se utiliza ampliamente en medicina y en el análisis forense.
Desarrollo
La RMN se basa en el hecho de que un protón en un campo magnético tenía dos estados de giro cuantificados. El campo magnético real experimentado por la mayoría de los protones es, sin embargo, ligeramente diferente del campo externo aplicado porque los átomos vecinos alteran el campo. Como resultado, sin embargo, se puede obtener una imagen de las complejas estructuras de las moléculas y compuestos midiendo las diferencias entre los fotones esperados y medidos absorbidos. La espectroscopia de RMN es una herramienta importante para determinar la estructura de las moléculas orgánicas.
Cuando un grupo de núcleos entra en resonancia, es decir, cuando están absorbiendo y emitiendo fotones de energía similar (radiación electromagnética, por ejemplo, ondas de radio, de longitudes de onda similares) y luego se hacen pequeños cambios en la energía de los fotones, la resonancia debe cambiar. La rapidez y la forma en que cambia la resonancia permite la determinación no destructiva (debido al uso de fotones de baja energía) de estructuras complejas. Esta forma de RMN es utilizada por los médicos como la base física y química de una poderosa técnica de diagnóstico denominada imagen de resonancia magnética (IRM). La RMN también puede utilizarse para el examen no invasivo de sustancias ocultas u objetos implantados.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
En 2011 se informó de que los científicos habían creado un dispositivo forense portátil utilizado para detectar isótopos destinados a ser utilizados en armas. El dispositivo miniaturizado se había hecho mucho más práctico y conveniente de transportar y utilizar que las unidades no portátiles sin sacrificar o comprometer la sensibilidad. Esto lo hizo seguro para su uso por los inspectores nucleares en el campo.
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Revisión de hechos: Robert [rtbs name=”ciencia-forense”]
Recursos
[rtbs name=”informes-jurídicos-y-sectoriales”]Espectroscopia Nuclear en Inglés
Una traducción de espectroscopia nuclear al idioma inglés es la siguiente: Nuclear Spectroscopy.
Véase También
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