Facultad de Ciencias Físicas

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Cálculo de la radiación en mamografía mediante el método Monte Carlo (PENELOPE)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Muñoz León, Jonathan Cristhian; Carita Montero, Raúl Félix
El mamógrafo convencional que se ha simulado con el código PENELOPE se ha realizado en dos etapas, la primera con un ánodo de Molibdeno y un filtro de Molibdeno (Mo/Mo), con voltajes del tubo de rayos X de 25 kV, 28kV y 30kV, del cual se obtuvo los espectros correspondientes de cada una de las energías. Luego en la segunda etapa de la simulación se ha simulado el mamógrafo con una base de Gd2O2S y una mama de 5cm de profundidad envuelta en piel y un compresor de PMMA. Todo esto envuelto en aire y a 65 cm de la fuente cónica con los espectros de rayos X simulados en la primera etapa. De los resultados de la simulación se ha obtenido de los espectros se han obtenido energías características coincidentes para las diferentes energías que son de 17.4 keV y 19,6 keV, y la parte continua es relativamente muy bajas con una intensidad menores de 5E-09 fotones/cm2. Los resultados de PDP demuestran que el Zmax se da en el ingreso de la radiación en la mama, esto demuestra que la dosis máxima se da en la piel y eso es un buen resultado porque coincide con los resultados teóricos recomendados. Se da con estos resultados una interpretación física de como la radiación interactúa con la mama para producir una imagen; es por esto que debe cumplir con estándares de control de calidad y protección radiológica para el paciente.
Dinámica de quasipartículas en un modelo relativista para el estudio de nanotubos de carbono deformados
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Acuña Huamaní, Jonathan; Carita Montero, Raúl Félix; Jirón Vicente, Andrés Guiseppe
Se propone un modelo matemático basado en la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano para estudiar las propiedades de transporte electrónico de nanotubos de carbono deformados. Demuesta que las deformaciones causadas por estas estructuras pueden ser estudiadas a partir de la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano de Ellis-Bronnikov en la ecuación relativista de Dirac. En consecuencia, ello permitió entender las propiedades de transporte electrónico en la superficie de esta estructura a partir del comportamiento colectivo de sus estados electrónicos. Por lo cual, las ecuaciones dinámicas de este sistema mostraron que las propiedades electrónicas en esta estructura se ven afectadas por la deformación de la red representadas por la presencia de un potencial efectivo. En ese contexto, usando el formalismo de Landuer, se utilizó el coeficiente de transmisión de este potencial para encontrar una expresión analítica de la conductancia, con la cual se demostró que esta estructura presenta una movilidad electrónica mínima igual al cuanto de conductancia. Asimismo, para explicar los resultados de la conductancia, se calculó la densidad local de estados, encontrando una concentración electrónica en regiones próximas al centro del nanotubo deformado.
Enseñanza de la física a través de software libre
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2009) Minaya Martínez, Jorge Moisés; Carita Montero, Raúl Félix
Propicia el uso de una nueva herramienta libre y gratuita en español que sirve como complemento a las tareas cotidianas de la enseñanza-aprendizaje de la física: Scilab y su simulador el Scicos., Asimismo, generar una cultura en torno a los grandes beneficios del software libre como soporte para las tareas didácticas y pedagógicas. En este marco, esta monografía constituye también, un manual en español para quienes requieran simular sistemas dinámicos de fenómenos físicos. Scicos, es un editor de diagramas de bloques con ambiente amigable que puede ser usado para encontrar la solución de ecuaciones diferenciales que representa un problema físico a resolver. Se centra en resolver algunos modelos físicos, cuyas soluciones parten de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer y segundo orden. Se muestran distintas aplicaciones ilustrativas a partir del cual se pueden ampliar una serie de necesidades propias para cada área de la física. Las simulaciones que se muestran presentan un carácter cualitativo de los modelos físicos, así como la comprobación de sus formulaciones matemáticas.
Estudio de las Bases Fundamentales para Implementar un Laboratorio de Metrología - Magnitud Masa, en la Facultad de Ciencias Físicas de la UNMSM
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2015) Matos Gómez, Inocente César; Carita Montero, Raúl Félix
Determina conceptualmente aspectos técnicos y de gestión fundamentales y necesarias para la implementación de un Laboratorio de Metrología en la magnitud de masa, en la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, empleando como referencia la norma peruana NTP–ISO/IEC 17025, con el fin de desarrollar la investigación, prestar servicio, apoyar a los diversos sectores de la sociedad como las industrias, laboratorios tanto de ensayo y de calibración, centros de investigación, salud, etc.; satisfaciendo sus necesidades metrológicas con trazabilidad al patrón nacional e internacional de medición; así poder incrementar la calidad y competitividad en la producción, contribuir al desarrollo de la ciencia, la industria y la economía. Este estudio, no solo debe resultar un documento o plan, que registre las fortalezas y debilidades de su aplicación dentro de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, sino también debe permitir establecer una sólida propuesta que permita desarrollar un proceso sostenido y efectivo en la implementación de un laboratorio de metrología en la magnitud de masa. Este trabajo, contiene aspectos que son experiencias vividas en laboratorios privados de calibración acreditados ante el organismo nacional de acreditación (INDECOPI), como por ejemplo METROIL S.A.C., PESAMATIC S.A.C., CADENT S.A.C., entre otros. En el presente trabajo, se ha logrado alcanzar el objetivo propuesto, gracias a textos, documentos pertinentes, experiencias analizadas y estudio de casos realizados. Todo ello, con el interés; de que siendo la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, una universidad representativa del país y actualmente en un proceso de acreditación universitaria, debe de contar con un laboratorio de metrología con objetivos de investigación, servicio a la industria y economía del país.
Evaluación experimental de una fuente de radiación mixta (neutrón-gamma) de Am-Be para la calibración de detectores dosimétricos de neutrones
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Miranda Contreras, Héctor Benigno; Carita Montero, Raúl Félix; Lázaro Moreyra, Gerardo Santos
En el presente trabajo el campo de neutrones producido por una fuente de neutrones de 241Am-Be es evaluado experimentalmente, debido que actualmente en el Perú no existe un laboratorio de Calibración de neutrones que preste servicios de calibración de equipos y detectores de neutrones térmicos. Además se describe los instrumentos y equipos utilizados en el proceso de detección de neutrones térmicos. La evaluación experimental se realiza en etapas, se usa varios elementos moderadores tales como parafina borada, polietileno y Cadmio a su vez se termalizan en diferentes geometrías como se muestran en la figuras 14, 15, 19 y 20. Mediante diferentes métodos tales como hojuelas Au197, CR-39 y TLD se obtienen flujos y dosis provenientes de la fuente isotópica, además mediante una serie de cálculos experimentales y teóricos (MCNP-4b) se determinan las características de la fuente isotópica Am-Be y del espectro gamma obtenido de un detector semiconductor de GeHP se puede determinar la energía gamma promedio. Se procede a realizar pruebas de reproducibilidad con las diferentes técnicas para obtener un mayor grado de precisión en los datos. Esta evaluación permite obtener datos para futuras calibraciones de equipos y/o detectores tales como CR-39, TLD y BF3 para monitoreo de personal expuesto a fuentes de neutrones provenientes de reactores nucleares, aceleradores lineales y fuentes portátiles así como para el monitoreo ambiental en caso de riesgo radiológico. Además se pretende con esta evaluación diseñar, construir, estudiar materiales para el blindaje, un sistema de irradiación de neutrones guardando todos los sistemas de seguridad que pide la AEIA.
Fluorescencia de rayos X y su aplicación en la determinación de elementos químicos en determinadas muestras
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) De la Cruz Echaccaya, Egim Fernando; Carita Montero, Raúl Félix
Realiza una breve descripción de los rayos X, su historia, a partir de los trabajos de Röntgen y las investigaciones que llegan a obtener características importantes de esta radiación, posteriormente se trata de algunas interacciones de la radiación con la materia, como es el efecto Compton, efecto fotoeléctrico, producción de pares, que son interacciones que ayudarán a una mejor comprensión de la fluorescencia de rayos X. Se explica cómo es que se da la fluorescencia de los rayos X, generación y se analiza la emisión de radiación característica. Además, se hace una diferencia entre dos tipos de análisis de la fluorescencia, por dispersión de energía y por dispersión de longitud de onda. Estas técnicas son utilizadas con muchas empresas, que han insertados en el mercado diversos equipos para el análisis de fluorescencia de rayos X, tanto equipos portátiles como fijos, por ello, en este trabajo se hace una descripción resumida de algunos espectrómetros de rayos X, para conocer sus características. Para la explicación concreta de la XRF, se ha tomado como ejemplo la aplicación de la fluorescencia de rayos X, del trabajo de caracterización elemental en granos de quinua (Chenopodium quinoa Willd) mediante la técnica de fluorescencia de rayos X , elaborado en el IPEN, en su Informe Científico Tecnológico volumen 14, 2014; para poder caracterizar a la quinua como ricos en nutrientes minerales, con contenidos de K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb y Sr, mucho más altos que en otros cereales. Se analizó 8 muestras de las marcas de quinua de mayor distribución en el mercado local, los mismos que se expende embolsados y debidamente sellados. También se analizó una muestra de quinua no envasada (a granel, quinua sin marca). Se dispuso aproximadamente unos 20 g de granos de quinua por muestra sobre una luna de reloj que luego se dejó secar. Luego, las muestras fueron pulverizadas utilizando un mortero de ágata. Cada una de las muestras fue colocada en una matriz de 25 mm de diámetro donde se realizó el pastillado utilizando una prensa hidráulica para obtener las pastillas, estas pastillas fueron analizadas tanto en un sistema modular de análisis por fluorescencia de rayos X cuya fuente de excitación es una fuente anular de Cd-109, como en un sistema cerrado de espectrometría de fluorescencia de rayos X con blancos secundarios y un tubo de rayos X cuyo ánodo es de Gadolinio, Modelo EPSILON 5; ambos sistemas tienen un detector semiconductor de Si(Li) de 167 eV y 140 eV de resolución para 5.89 KeV de energía, respectivamente. Para la toma de datos se utilizó analizadores multicanales.
Implementación de la calibración del rugosímetro patrón del Laboratorio de Longitud y Ángulo de la Dirección de Metrología del Instituto Nacional de Calidad
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Cano Uribe, Daniel Adolfo; Carita Montero, Raúl Félix
Expone la implementación de la calibración de un rugosímetro patrón utilizando los patrones de rugosidad del Laboratorio de Longitud y Ángulo de la Dirección de Metrología del Instituto Nacional de Calidad (INACAL). La cual dará trazabilidad a los patrones de rugosidad que son utilizados en la industria metalmecánica, textil, construcción, metalúrgica o laboratorios secundarios de ensayo y/o calibración. Además se analiza los cálculos del error e incertidumbre utilizando como referencia la Guía Incertidumbre de la Medición (GUM) para esta calibración.
Penetración de la radiofrecuencia en el cerebro de los niños de 5 y 10 años
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Huamani Salvatierra, Eraldo; Carita Montero, Raúl Félix
Los métodos numéricos son una herramienta computacional, que nos permite simular la interacción electromagnética con el tejido biológico y de esta manera podemos pronosticar cuanta energía de radiofrecuencia absorben los diferentes tejidos que componen nuestro cuerpo. Esta medida lo hacemos mediante el SAR. En la actualidad los celulares son un elemento muy indispensable para nuestra comunicación, a través de algunos reportajes de televisión se percibe que no hay una información clara de si las radiaciones que emiten los celulares sean perjudiciales para la salud de los usuarios y de los niños. Este es el motivo que permitió desarrollar esta investigación. Centrándome en indagar la capacidad de penetración de la radiofrecuencia en la cabeza de niños y hacer una comparación con la cabeza de un adulto. Respecto a esto en la literatura científica se ha encontrado muchas simulaciones numéricas mediante el Método de Diferencias Finitas y todos señalan que la cabeza de los niños absorbe más energía de radiofrecuencia que la cabeza de los adultos. Y en nuestra ciudad se observa que los niños manipulan los celulares sin ningún control de parte de sus padres o tutores, puesto que no tienen mucho conocimiento de estos temas. Además, se ha encontrado que los límites máximos permisibles de las radiaciones que emiten los celulares lo han establecidos tomando un modelo de una persona adulta. No hay ninguna norma que limita la exposición a niños, y sabemos que ellos son muy propensos a absorber mayor energía de la radiofrecuencia. Por otro lado, el comunicado que señala la Organización Mundial de la Salud (OMS) respecto a las radiofrecuencias es posiblemente carcinógeno. Se ha encontrado algunos estudios que lo han realizado entidades como PubMed que no están asociadas a la OMS, que señalan que las radiofrecuencias y las radiaciones del wifi producen efectos no térmicos, este último causa fragmentación del ADN de los de los espermatozoides.
Simulación de óptica física y geométrica usando el software del GeoGebra
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Manco Chávez, José Antonio; Carita Montero, Raúl Félix
El presente proyecto de monografía tiene como finalidad el impulsar, las técnicas de enseñanza del GeoGebra mediante su utilización en la óptica física y geométrica además de otras disciplinas en las que ya realiza su aplicación. La experiencia al manejar el programa resulta asombrosa, ya que permite visualizar desde el inicio de la construcción de los materiales de física y que en esta oportunidad orientado al campo de la óptica física y geométrica, donde se podrá simular las ondas electromagnéticas (O.E.M.), la descomposición de la luz sobre un prisma, la ley de Snell, lentes planos, lentes cóncavos, lentes convexo, lentes convergentes y lentes divergentes; mediante el uso de simulaciones con GeoGebra, las cuales serán de mucha ayuda en el desarrollo de las clases tanto al maestro como al alumno en la aplicación de este software dinámico reforzando un aprendizaje teórico y visual referente al comportamiento de la luz en medios como el aire, o medios con diferentes índices de refracción, donde se observará que la velocidad de la luz cambia según el medio por donde este atravesando.
Simulación de un arreglo de diodos cilíndrico espiral para técnicas de radioterapia de intensidad modulada y de arcoterapia volumétrica modulada con la herramienta PENELOPE Monte Carlo
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Valladolid Salazar, José Vidal; Carita Montero, Raúl Félix; Custodio Chung, Eduardo
Este trabajo consiste en la simulación de una propuesta para un arreglo cilíndrico espiral de diodos para el control de calidad de las técnicas de radioterapia más usadas hasta la fecha como IMRT, VMAT, SBRT entre otros. Así mismo, se proponen nuevas configuraciones y materiales que disminuyan la perturbación dosimétrica que las líneas de señal, los mismos diodos y otros elementos generan en cantidades considerables. La simulación cuenta con el uso de la mayor parte de las subrutinas de adquisición de datos, así como con herramientas externas como los archivos de espacios de fase validados y publicados por la IAEA para distintos tamaños de campo particulares del acelerador lineal Varian iX 6 MV. Esta investigación sirve como base para un proyecto mucho mayor que es la creación de un detector manufacturado con enfoque en radiocirugía, el cual a la fecha está en proceso de simulación. Finalmente se presentan resultados, se discuten alternativas de materiales, distribuciones y se mencionan conclusiones por cada fase del proyecto.
Solución de la ecuación de transferencia radiativa en dos dimensiones para medios participantes, aplicaciones
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014) Berrocal Tito, Mariella Janette; Carita Montero, Raúl Félix
Expone que la ecuación de transporte radiativa (ETR) modela la interacción de la radiación en un medio donde existen los fenómenos de absorción, dispersión y emisión (medio participante). La ETR en dos dimensiones, es una ecuación diferencial no lineal, que no tiene una solución analítica. Por tanto ella es resuelta en forma numérica. En este trabajo se presenta el método de diferencia finitas – ordenadas discretas, que es unos de los métodos numéricos más empleados en la solución de la ETR y el método de Monte Carlo que es un método estocástico usado en la simulación de la interacción de la radiación con la materia. También se propone una solución iterativa a través del método de diferencias finitas y de una familia sistemas matriciales, que considera una malla regular para la discretización espacial y un conjunto de direcciones distribuidas en forma regular sobre el dominio angular. El método numérico propuesto es validado con resultados obtenidos de la literatura especializada. El interés de este trabajo es obtener una solución con bajo costo en tiempo computacional, que pueda ser usado en la solución de problemas inversos. Se presentan ejemplos aplicativos de la ETR donde se hacen comparaciones de los resultados con el método de diferencias finitas – ordenadas discretas, el método de Monte Carlo, y el propuesto.
Solución de la ecuación de transferencia radiativa por el método de ordenadas discretas, diferencias finitas y la simulación del transporte de partículas por el método de Monte Carlo
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Acuña Huamaní, Jonathan; Carita Montero, Raúl Félix
Estudia el transporte de la radiación cuando pasa por un medio donde experimenta los procesos de absorción y dispersión, la cual puede ser modelada por la Ecuación de Transferencia Radiativa (ETR). Para medios muy absorbentes y con dispersión nula, la ETR se convierte en una ecuación diferencial ordinaria con solución exacta. En medios donde ocurre los procesos de absorción y dispersión, la ETR es una ecuación integro diferencial sin solución exacta; por ende, para resolver esta ecuación se utilizó métodos numéricos (método de diferencias finitas y el método de ordenadas discretas). Además, se utiliza el método Monte Carlo (MC) que no resuelve explícitamente la ETR, sino modela el fenómeno de transporte que experimenta la radiación al pasar por cierto material, donde pueden ocurrir fenómenos de absorción y dispersión. Los resultados obtenidos cuando se aplicó el método Monte Carlo (MC) para resolver el problema de la placa infinita, muestra un error porcentual absoluto medio (MAPE) igual a 6.51%; mientras que, usando los métodos numéricos el MAPE es igual a 10.54%. A partir de estos resultados se concluye, que el código generado al usar el método Monte Carlo es más eficiente para resolver el problema de la placa infinita. Además, como conclusión general, se ha resuelto el problema del transporte de la radiación en una placa infinita y en una barra heterogénea. Los códigos generados en el presente trabajo son aceptables para su uso, ya que han sido validados teóricamente.
Solución numérica de la ecuación de transferencia de radiación (ETR) en una dimensión
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Porras Gonzales, Ivan; Carita Montero, Raúl Félix
La ecuación de transferencia radiativa (ETR) modela la interacción de la radiación en un medio donde existen los fenómenos de absorción, dispersión y emisión (medio participante). La ETR en una dimensión es una ecuación diferencial no lineal, que no tiene una solución analítica. Por tanto se resuelve en forma aproximada por métodos numéricos o por el método de Montecarlo. La parte espacial es discretizada por segmentos de línea y la discretización del espacio angular en forma regular. La ETR es aproximada por diferencias finitas, elementos finitos, volúmenes finitos, etc. y es resuelta en forma iterativa para un conjunto de ecuaciones generadas por la discretización del espacio angular.Existen resultados en la literatura especializada en este tema de estudio, que se compararan con los resultados obtenidos en este trabajo. Los algoritmos más empleados en la solución numérica de la ETR son las que tienen bajo tiempo computacional, rápida convergencia.
Utilización del código Montecarlo – Penélope para la simulación de la interacción radiación - materia
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Guzmán Achallma, Carlos Luis; Carita Montero, Raúl Félix
Busca demostrar la utilidad del programa Penelope 2003 en el proceso de Radioterapia mediante la interacción de la materia con las radiaciones ionizantes.

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