Aplicaciones Radiaciones No Ionizantes

7/26/2019 Aplicaciones Radiaciones No Ionizantes

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Facultad de FsicaEduardo Moreno Piquero

CEM , curso2007/08

plicaciones de las Radiaciones no

plicaciones de las Radiaciones no

Ionizantes

onizantes


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CEM , curso2007/08

Pioneros del Electromagnetismo plicado

:

Michael Faraday 1791 - 1867

James C. Maxwell 1831 1879 Heinrich Hert 18!7-189"#$%lielm& Marc&ni 187" 1937'h&mas (l)a *dis&n 187" 1931(lexander #rahan +ell 18"7 19,,Jac$es (rsene /(rs&n)al 1813 - 19"0i2&la 'esla 18!6 19"3

(lert *instein 1879 19!!

John D. Kraus ( antena helicoidal ~ superganancia, 1947 ; 2003 preio !""" # $% "&isten ahora pocas aterias entendidas de anera tan eticulosa coo elelectroagnetiso ' pocas ue ha'an tenido a'or aplicaci)n pr*ctica+. aci-iliaci)n e-olucion) por el electroagnetiso. De hecho, estaos en unasociedad electroagn/tica % ( "lectroagnetiso, cra ill, 195 #.


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CEM , curso2007/08

"spectro "lectroagn/tico"spectro "lectroagn/tico


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Banda Designacin Lmites en frecuencia

4 VLF Muy Baja Frecuencia 3 kHz - 30 kHz

5 LF Baja Frecuencia 30 kHz - 300 kHz

6 MF Frecuencia Media 300 kHz - 3 MHz

7 HF Alta Frecuencia 3 MHz - 30 MHz

8 VHF Muy Alta Frecuencia 30 MHz - 300 MHz

9 HF ltra Alta Frecuencia 300 MHz - 3 !Hz

"0 #HF #u$er Alta Frecuencia 3 !Hz - 30 !Hz

"" %HF %&tre'ada'ente Alta Frecuencia 30 !Hz - 300 !Hz

BANDA Rango de Frecuencias en GHz Longitud de onda correspondiente

L " ( 30 "5 c')

# ( 4 "5 7)5 c')

* 4 8 7)5 3)75 c')

+ 8 "( 3)75 ()5 c')

, "( 40 ()5 0)75 c')

40 60 7)7 5 '')

V 60 80 5 3)75 '')

80 "00 3)75 3 ''.


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CEM , curso2007/08

as ondas electroagn/ticas pueden producir efectos biolgicosue a veces pero no sie!re, resultan!er"udiciales !ara la

salud. "s iportante coprender la di6erencia entre aosconceptos $#n efecto biolgicose produce cuando la e&posici)n a las ondaselectroagn/ticas pro-oca alg8n caio 6isiol)gico perceptile odetectale en un sistea iol)gico.#n efecto !er"udicial !ara la saludtiene lugar cuando el e6ecto

iol)gico sorepasa la capacidad noral de copensaci)n delorganiso ' origina as alg8n proceso patol)gico.$lgunos efectos biolgicos !ueden ser inocuos, coo !or

e"e!lo la reaccin org%nica de increento del riegosanguneo cut%neo en res!uesta a un ligero calentaiento

!roducido !or el &ol' otros !rovec(osos e inclusobeneficiosos, coo la funcin solar en la !roduccin de la

vitaina ) !or el organiso* &in ebargo, otros efectosbiolgicos resultan !er"udiciales !ara la salud coo son lasqueaduras solares o el c%ncer de !iel*


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Radiacin Ionizante y No-Ionizante

a radiaci)n electroagn/tica posee una dole naturalea $:ora corpuscular ( :luo de 6otones de energa h6 #:ora ondulatoria ( "cuaciones de a&ell #

adiaci)n ioniante


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CEM , curso2007/08

A 6recuencias *s aas, para las -isile, !n6rarroos '6recuencias utiliadas en counicaciones

B6recuencias enores ue 3&101? ( C 10E7 #FGo ioniaci)n del *too>adiaci)n no ioniante"&plicaci)n en t/rinos de la 6ora ondulatoria de laradiaci)nHalentaiento, aparici)n de potenciales sore laseranas ' eigraci)n de iones ( e6ectosperudiciales si se supera un cierto ural #


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CEM , curso2007/08

Mecanismo del calentamiento por la

radiacin electromagntica

Ieg8n la naturalea del cuerpo, la radiaci)n penetra *s o enospro6undaente en la ateria, donde la energa se disipa ( los dipolosinducidos ' dipolos peranentes, ue dan cuenta de la interacci)n delos capos ' el diel/ctrico, tienden a orientarse constanteenteseg8n la direcci)n del capo electroagn/tico ue -ara seg8n la6recuencia de la seal #.

1. Disipaci)n de energa en la ateria2. Halentaiento de la isa"l calentaiento del agua en presencia de capos electroagn/ticoses especialente iportante ( el cuerpo huano contieneapro&iadaente un 70 de agua, los alientos contieneniportantes cantidades de agua#

Hocci)n de alientos ediante hornos de icroondas ( operandoa 2,4? #Iecado de ateriales en procesos industriales

Aplicaciones /dicas ( diateria e hiperteria #


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"n la e&posici)n a una radiaci)n electroagn/tica intensa el calor seliera 45*C'(M*'*en la ateria.a con-ersi)n t/rica de hiper6recuencias es 6unci)n de las p/rdidas

diel/ctricas (Lr=#. a potencia edia con-ertida en calor por unidadde -oluen es $


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Efectos atrmicos de la radiacin

electromagntica

os e6ectos at/ricos son auellos ue se producen en ausencia decalentaiento ( el ni-el de radiaci)n es deasiado peueo para pro-ocarun calentaiento #.Ie ha coproado ue capos d/iles de 6recuencias e&treadaenteaas o seales de hiper6recuencias oduladas a u' aa 6recuenciainteract8an con el sistea ner-ioso. Xna nue-a teora ( anteriorente elcerero era considerado coo un conunto de neuronas en las ue circulan

ipulsos el/ctricos # resalta el papel preponderante de las ondaselectroagn/ticas de aa 6recuencia. Ie cree ue el cerero es unoscilador no lineal ue produce ondas lentas para tratar la in6oraci)n, loue iplica una a'or sensiilidad cuando se introduce en un edioelectroagn/tico.a in6luencia de los capos de ?0 ' 50 tai/n ha sido estudiada.Aunue se han detectado peueas -ariaciones heatol)gicas o del

coportaiento no se puede asegurar ue las lneas de hasta 400 K-(@alores *&ios de los capos el/ctricos ' agn/ticos en torno a 3 Y ?K-Q ' 3 Y ? ZW respecti-aente# puedan ser perudiciales.


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[tro *ito donde aparecen los e6ectos at/ricos son lasseales de potencia de cresta u' ele-ada, pero tienen unapotencia edia lo su6icienteente peuea (300 ZPQ2#coo para no producir e6ectos t/ricos (radares de granpotencia #. Ie ha podido oser-ar ue en ciertos casos estasseales eran %oidas=. "l origen del 6en)eno es,posileente, la aparici)n de ondas teroel*sticas en lacaea ue se desplaan hacia el caracol ' acti-an lasc/lulas auditi-as del oido interno.[tro caso especial son los portadores de "stiuladoresHardacos+Wraaadores e instaladores de antenas,+

C'(M4(C4 **C'5M(#'4C( + a!aelectroagntco


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"l l*ser"l l*serlight apli6ication ' stiulated eission o6 radiation (%apli6icaci)n delight apli6ication ' stiulated eission o6 radiation (%apli6icaci)n delu ediante la eisi)n inducida de radiaci)n=#.lu ediante la eisi)n inducida de radiaci)n=#.os posiles usos del l*ser son casi iliitados ' en los 8ltios aosos posiles usos del l*ser son casi iliitados ' en los 8ltios aosse ha con-ertido en una herraienta u' -aliosa ' poderosa en lase ha con-ertido en una herraienta u' -aliosa ' poderosa en la

industria, la in-estigaci)n cient6ica, la tecnologa ilitar ' el arte.industria, la in-estigaci)n cient6ica, la tecnologa ilitar ' el arte.

"ntre otros, podeos generaliar tres tipos de l*ser ue traaan en el"ntre otros, podeos generaliar tres tipos de l*ser ue traaan en elrango de las radiaciones )pticas por ser los *s utiliados industrialente 'rango de las radiaciones )pticas por ser los *s utiliados industrialente 'porue a partir de ellos se constru'eron una gran -ariedad de l*seres.porue a partir de ellos se constru'eron una gran -ariedad de l*seres.

E "l l*ser de H[2, ue si ninguna duda es el l*ser *s utiliado en procesos"l l*ser de H[2, ue si ninguna duda es el l*ser *s utiliado en procesosindustriales, as coo en counicaciones (enlaces entre sat/lites#,industriales, as coo en counicaciones (enlaces entre sat/lites#,detecci)n reota, ciruga, etc. a longitud de ondas de eisi)ndetecci)n reota, ciruga, etc. a longitud de ondas de eisi)n

caracterstica -ara entre 9.4 ' 10.5 Z, es decir, en el in6rarroo ediocaracterstica -ara entre 9.4 ' 10.5 Z, es decir, en el in6rarroo ediodonde gran cantidad de ateriales asoren 6uerteente la radiaci)n.donde gran cantidad de ateriales asoren 6uerteente la radiaci)n.


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E "l l*ser de Gd\, u' utiliado de 6ora industrial dentro del grupo"l l*ser de Gd\, u' utiliado de 6ora industrial dentro del grupode l*seres de estado s)lido. a longitud de onda en ue eite estede l*seres de estado s)lido. a longitud de onda en ue eite estel*ser es generalente de 1.05 Z ' se encuentra en el in6rarrool*ser es generalente de 1.05 Z ' se encuentra en el in6rarroocercano.cercano.

E "l laser Hr3\, co8nente conocido coo l*ser de ru, ue 6ue el"l laser Hr3\, co8nente conocido coo l*ser de ru, ue 6ue elprier l*ser construido por el hore. "l l*ser de ru eite en unaprier l*ser construido por el hore. "l l*ser de ru eite en unalongitud de ondas de 594 n, es decir, en la ona -isile dellongitud de ondas de 594 n, es decir, en la ona -isile delespectro correspondiente al roo.espectro correspondiente al roo.

%n !alicia tiene /ran i'$rtancia. tant en la indu1tria c' en la%n !alicia tiene /ran i'$rtancia. tant en la indu1tria c' en lain2e1ti/acin cientica a$licada a la indu1trial. el trata'ient de $izarrain2e1ti/acin cientica a$licada a la indu1trial. el trata'ient de $izarra'ediante l1er. la aricacin de $rduct1 cer'ic1 de alta calidad y'ediante l1er. la aricacin de $rduct1 cer'ic1 de alta calidad y

$rce1a'ient de /ranit e&traccin y 'anuacturacin 'ediante l1er.$rce1a'ient de /ranit e&traccin y 'anuacturacin 'ediante l1er.ya :ue $r$rcina una 1erie de 2entaja1 rente a l1 ';td1 tradicinale1)ya :ue $r$rcina una 1erie de 2entaja1 rente a l1 ';td1 tradicinale1)


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El Infrarrojo

>adiaci)n electroagn/tica cu'a longitud de onda est* coprendida entre 0.

Z (10E5# ' 1000 Z (1 n#. Aarca un espectro u' aplio, se suele utiliar elin6rarroo cercano ' edio. Wodos los cuerpos s)lidos, cu'a teperatura essuperior al cero asoluto (00K# eiten cierta cantidad de energa in6rarroa.Aplicaciones$-nvestigacin.An*lisis espectral+estructuras de las ol/culas; ]uica '^iouica.-ndustriales )osticas.Iecado, an*lisis de tensi)n ' 6atiga,anteniiento de sisteas ec*nicos, peritaes 6orenses, sisteas dedetecci)n de gases, -igilancia, construcciones, edio aiente, incendios,8sueda ' rescate, etc. as c*aras in6rarroas est*n siendo instaladas en-ehculos para a'udar a los conductores a -er *s claraente en la noche o encondiciones de niela ( Hadillac eneral otor_s en "".XX.#+ %Es difcilencontrar algn !roducto o !roceso -ndustrialen en el que la deteccin dete!eratura /o i%genes !or infrarro"o no tenga a!licacin=+Militares. @isores telesc)picos, caeas de isiles con iluinaci)n l*ser ueapuntan los oeti-os, autoguiado de isiles, etc+Medicina. 1a tecnologa se utilia en an*lisis no in-asi-o, ediante i*genespor in6rarroos, de teidos ' 6luidos corporales+operaciones en la oscuridad(6uturo+#.


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MICRN!A" : PRPIE!A!E" # AP$ICACINE"

as icroondas son ondas electroagn/ticas ( seales # 300 `6recuencia ` 300 ; 3ns ` periodo ` 3 ps , ' 1 ` longitud de onda

` 1 Ion u' aptas para counicaciones porue presentan *s ancho deanda ue ondas de 6recuencias *s aas. Xn ancho de anda del10 a 50 es 5 (un canal de tele-isi)n # ' a 50 es 5 (1000 canales de tele-isi)n #.a ionos6era re6lea o asore las ondas electroagn/ticas de6recuencias in6eriores a 10 ( 6recuencia de plasa #. asicroondas atra-iesan sin proleas la ionos6era son utiliadas encounicaciones -a sat/lite ( 11 a 12.? # ' en radioastronoa.as ondas electroagn/ticas ( ' en particular, las icroondas # son6uerteente re6leadas por oetos cu'as diensiones son del orden de

la longitud de onda de la onda incidente las icroondas en las6recuencias 300 ' 30 son las ondas pre6erenteente utiliadasen sisteas de radar. as icroondas con 6recuencia 30 ( ondasili/tricas # no son utiliadas para radar porue se -en 6uerteentea6ectadas por las gotas de llu-ia.


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"n el rango 1 a 10 se perite en una antenaconseguir la eor relaci)n sealQruido, para un ni-el deseal dado.A 6recuencias de icroondas se pueden construirantenas u' directi-as ( directi-idad M capacidad de laantena para concentrar la potencia eitidaQreciida enuna direcci)n# con un tama:&raonale ( re6lectorespara)licos para recepci)n de seales de tele-isi)n -a

sat/lite #.as eisiones de radiaci)n m;s estalesue seconocen cuando un electr)n pasa de un ni-el de energaa otro in6erior se producen a 6recuencias de icroondas (ni-eles de energa hiper6inos #. "sto ocurre en particular

para los *toos de hidr)geno, ruidio, cesio ' talio, ' seutilia para construir reloes at)icos ' para estalecer elpatr)n del segundo ( la 6recuencia de la transici)nhiper6ina del *too de Hs se puede edir con die ci6rassigni6icati-as #.


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eneradores de icroondas.

"l uso de osciladores de estado s)lido en las icroondas se -iene"l uso de osciladores de estado s)lido en las icroondas se -iene

utiliando desde hace aos. as potencias ue se alcanan conutiliando desde hace aos. as potencias ue se alcanan contransistores de silicio est*n en el orden de los 100P a 9?0 ' detransistores de silicio est*n en el orden de los 100P a 9?0 ' de1?P a 2.4?. "stos ni-eles de potencia se -ienen auentando1?P a 2.4?. "stos ni-eles de potencia se -ienen auentandocon el paso del tiepo, ' su uso se ha e&tendido a capos coo lacon el paso del tiepo, ' su uso se ha e&tendido a capos coo laedicina o coo 'a se ha indicado al uso do/stico.edicina o coo 'a se ha indicado al uso do/stico.

o' en da, la producci)n de altos ni-eles de energa reuiere el usoo' en da, la producci)n de altos ni-eles de energa reuiere el usode tuos de -aco. "&isten dos tipos de tuos$ los de tipo [ ' los dede tuos de -aco. "&isten dos tipos de tuos$ los de tipo [ ' los detipo , en los cuales el electr)n sigue una tra'ectoria lineal o circulartipo , en los cuales el electr)n sigue una tra'ectoria lineal o circularao los e6ectos de los capos el/ctrico ' agn/tico.ao los e6ectos de los capos el/ctrico ' agn/tico.

"l llaado"l llaado klystronklystron pertenece al prier tipo, ' elpertenece al prier tipo, ' el magnetrnmagnetrnalalsegundo. os tuossegundo. os tuos klystron pueden manejar potencias de pico deklystron pueden manejar potencias de pico de30 MW en la banda S (rendimiento moderado entre 35-45%! "l30 MW en la banda S (rendimiento moderado entre 35-45%! "lmagnetrn puede manejar potencias de #arios $W y tener unmagnetrn puede manejar potencias de #arios $W y tener un

rendimiento superior al 0% (ruidoso!rendimiento superior al 0% (ruidoso! "l priero se utilia con 6recuencia en aplicaciones de tipo /dico,"l priero se utilia con 6recuencia en aplicaciones de tipo /dico,

ientras ue el agnetr)n se utilia en aplicaciones de radar o enientras ue el agnetr)n se utilia en aplicaciones de radar o encalentaiento por icroondas (...ha' uien a6ira ue elcalentaiento por icroondas (...ha' uien a6ira ue el%agnetr)n= 6ue la -*l-ula ue gan) la segunda guerra undial+#%agnetr)n= 6ue la -*l-ula ue gan) la segunda guerra undial+#


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"l agnetr)n$"l agnetr)n$

"l principio *sico del 6uncionaiento de estos generadores es la odulaci)n de -elocidad"l principio *sico del 6uncionaiento de estos generadores es la odulaci)n de -elocidadde un ha de electrones ue al atra-esar una ca-idad resonante, pro-oca en ella porde un ha de electrones ue al atra-esar una ca-idad resonante, pro-oca en ella porexcitaci


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Ie de6ine entonces un -alor crtico de la inducci)n agn/tica ^c , ue seIe de6ine entonces un -alor crtico de la inducci)n agn/tica ^c , ue secorresponde con un deterinado -alor del potencial.


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'ransmisi


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Algunas uas de ondas ' neas de transisi)nAlgunas uas de ondas ' neas de transisi)n


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Calentamiento mediante microondas%

"n 194? un 6aricante de agnetrones para radar descuri) uelas icroondas podan ser-ir para calentar coida ' otrosateriales dentro de hornos. Al principio estos hornos s)lo 6ueronutiliados en ca6eteras ' restaurantes, pero a principios de los 70,epearon a in-adir los hogares de uchas 6ailias de todo elundo. os hornos de icroondas se eplean ho' en da paracalentar coida ' tai/n para secar adera, pl*stico, ropa,ateriales de construcci)n, etc..

Hontienen un agnetr)n ue traaa usualente en la anda de

2.4? ' ue est* conectado por edio de una gua de ondas auna ca-idad resonante. Xna pala distriuidora de odos seencarga de distriuir la energa de icroondas entre los distintosodos de la ca-idad; se consigue una distriuci)n espacial de loscapos lo *s hoog/nea posile.


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ornos de icroondasornos de icroondas "l ecaniso consta de un agnetr)n operando generalente en una anda en"l ecaniso consta de un agnetr)n operando generalente en una anda en

torno a 2,4? (!.I.. !ndustrial, Icienti6ic and edical and#. "ste agnetr)ntorno a 2,4? (!.I.. !ndustrial, Icienti6ic and edical and#. "ste agnetr)ngenera icroondas, ' estar* conectado ediante una gua de onda a una ca-idadgenera icroondas, ' estar* conectado ediante una gua de onda a una ca-idadresonante, la cual contiene el aterial a calentar.


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Hoparaci)n ' -entaas$Hoparaci)n ' -entaas$

Huando coo en algunos horno se utilia aire caliente (-apor, etc.# para calentarHuando coo en algunos horno se utilia aire caliente (-apor, etc.# para calentaralg8n producto, las caras de /ste son las ue priero se calientan, calent*ndose elalg8n producto, las caras de /ste son las ue priero se calientan, calent*ndose elresto a tra-/s de /stas 8nicaente por conducci)n de calor, reuiriendo se as unresto a tra-/s de /stas 8nicaente por conducci)n de calor, reuiriendo se as ungradiente de teperatura desde la super6icie de la cara hasta el interior del producto,gradiente de teperatura desde la super6icie de la cara hasta el interior del producto,de anera ue el interior siepre se encontrar* a una teperatura enor ue lade anera ue el interior siepre se encontrar* a una teperatura enor ue lasuper6icie. Ade*s el calentaiento ser* astante lento. "stos hechos hacen ue elsuper6icie. Ade*s el calentaiento ser* astante lento. "stos hechos hacen ue eluso de las icroondas se e&tienda ho' en da de la 6ora en ue lo ha hecho. [trauso de las icroondas se e&tienda ho' en da de la 6ora en ue lo ha hecho. [traalternati-a podra ser el calentaiento por in6rarroos. "l calentaiento por in6rarroosalternati-a podra ser el calentaiento por in6rarroos. "l calentaiento por in6rarroos8nicaente produce calor en la super6icie, generado por radiaci)n electroagn/tica8nicaente produce calor en la super6icie, generado por radiaci)n electroagn/ticadentro del rango correspondiente. De anera ue al calentarse 8nicaente ladentro del rango correspondiente. De anera ue al calentarse 8nicaente lasuper6icie estaos *sicaente en la situaci)n anterior, con la di6erencia de uesuper6icie estaos *sicaente en la situaci)n anterior, con la di6erencia de ueahora el aire caliente no in-ade toda la ca-idad en la ue teneos el producto, sinoahora el aire caliente no in-ade toda la ca-idad en la ue teneos el producto, sino

ue la super6icie del aterial se calienta directaente.ue la super6icie del aterial se calienta directaente. "l calentaiento por icroondas penetra de un odo ucho as pro6undo en el"l calentaiento por icroondas penetra de un odo ucho as pro6undo en el

aterial a calentar. a energa electroagn/tica es trans6orada en calor edianteaterial a calentar. a energa electroagn/tica es trans6orada en calor edianteun proceso copleo en el cual los dipolos oleculares rotan durante la aplicaci)nun proceso copleo en el cual los dipolos oleculares rotan durante la aplicaci)ngener*ndose as calor en el interior del aterial, ' distriu'/ndose de un odogener*ndose as calor en el interior del aterial, ' distriu'/ndose de un odouni6ore. a super6icie ue estar* en contacto con el edio ue la rodea terinar* auni6ore. a super6icie ue estar* en contacto con el edio ue la rodea terinar* auna teperatura ucho enor ue en los procesos anteriores, lo cual es iportanteuna teperatura ucho enor ue en los procesos anteriores, lo cual es iportantea la hora de cocinar algunos productos coo -egetales, cu'as protenas puedena la hora de cocinar algunos productos coo -egetales, cu'as protenas pueden

perderse con a'or 6acilidad. Ade*s con la utiliaci)n de icroondas no se pierdeperderse con a'or 6acilidad. Ade*s con la utiliaci)n de icroondas no se pierdecalor, o al enos u' poco en coparaci)n con las t/cnicas en las ue todo elcalor, o al enos u' poco en coparaci)n con las t/cnicas en las ue todo elentorno dee ser calentado.entorno dee ser calentado.


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>$lcaniaci$lcaniaci


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Calentamiento mediante microondas%

"n de6initi-a$ :rente a otros /todos de calentaiento (por aire caliente,por in6rarroos# en los ue priero se calienta la super6icie del oeto 'despu/s ese calor es transitido al interior del oeto por conducci)n, enlos hornos de icroondas la energa electroagn/tica se trans6ora encalor en todo el -oluen del oeto (deido a las 6ricciones de los dipolosoleculares en su o-iiento de alta 6recuencia cuando est*n soetidos alos capos de icroondas#, lo cual asegura ue el calor se distriu'a u'hoog/neaente dentro del aterial. a e6iciencia de los hornos de

icroondas est* en torno al 4?, pero es superior a las de los hornoscon-encionales.

"n los a!untes3dis!onoibles si algn aluno los quiere4se relacionanotras aplicaciones $

!ndustrias te&tiles ' del cuero, 6arac/uticas, taacaleras, construcci)n

' cer*ica, papel e iprentas, goas ' pl*sticos, 6undiciones, etc.


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"istemas de com&nicacin

Iin duda, se puede decir ue el capo *s -alioso deIin duda, se puede decir ue el capo *s -alioso de

aplicaci)n de las icroondas es el de las counicaciones, desdeaplicaci)n de las icroondas es el de las counicaciones, desdelas pri-adas, pasando por las continentales e intercontinentales,las pri-adas, pasando por las continentales e intercontinentales,hasta llegar a las counicaciones e&traterrestres. os sisteas dehasta llegar a las counicaciones e&traterrestres. os sisteas deicroondas son usados en enlaces de tele-isi)n, en ultienlacesicroondas son usados en enlaces de tele-isi)n, en ultienlacestele6)nicos ' en general en redes con alta capacidad de canales detele6)nicos ' en general en redes con alta capacidad de canales dein6oraci)n; son usadas tai/n en counicaciones por sat/litesin6oraci)n; son usadas tai/n en counicaciones por sat/litesgracias a ue las icroondas atra-iesan 6*cilente la ionos6era; 'gracias a ue las icroondas atra-iesan 6*cilente la ionos6era; 'coo las longitudes de onda correspondientes son peueascoo las longitudes de onda correspondientes son peueasperiten antenas de alta ganancias. "n el terreno de lasperiten antenas de alta ganancias. "n el terreno de lascounicaciones las icroondas act8an generalente coocounicaciones las icroondas act8an generalente cooportadoras de in6oraci)n, ediante una odulaci)n o codi6icaci)nportadoras de in6oraci)n, ediante una odulaci)n o codi6icaci)napropiada.apropiada.

?er)ici&s de c&m$nicaci&nes m


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5adar.

a a'ora de los sisteas de radar (radio detection and ranging#onoest*ticos 6uncionan *sicaente eitiendo ediante una antena unaseal de icroondas pulsada ' detectando ediante la isa antena eleco producido por uno de los pulsos en un oeto distante. A partir deltiepo transcurrido entre la eisi)n del pulso ' su detecci)n despu/s deser re6leado (tiepo ue dee ser in6erior al perodo del tren de pulsos#, sepuede deterinar la distancia al oeto. Asiiso, a partir de la relaci)nentre la potencia reciida ' la potencia eitida, se puede otenerin6oraci)n sore la secci)n radar del oeto (*rea e6ecti-a ue presenta eloeto a la onda incidente#, ' por tanto, del taao del oeto. os llaadosa-iones in-isiles utilian super6icies asorentes ' contornos con aristaspara iniiar la re6le&i)n de las ondas en su super6icie ' reducir de esteodo su secci)n radar. "n otras ocasiones, los a-iones de guerra utiliancontra edidas para con6undir a los radares (aing#, tales coo arroar

tiras et*licas de papel de aluinio en los alrededores del a-i)n (lo ue seconoce coo paa#, o ien, eitir hacia la antena del radar una sealcontinua de icroondas de alta intensidad de la isa 6recuencia ue lautiliada por el radar para con6undirlo.


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os radares tai/n tienen aplicaciones ci-iles tales cooaltietra en los a-iones, edida de la posici)n de la tierra respectoa otros planetas (se han detectado ecos de radar procedentes deanedes, la a'or de las lunas de J8piter#, seguiiento de losa-iones en los aeropuertos, etc. . "&isten radares de e6ecto Doppler

capaces de deterinar la -elocidad con la ue se acerca o alea unoeto de la antena a partir del desplaaiento en 6recuencia deleco ( 2- 6 Q c, donde - es la -elocidad del oeto, 6 es la 6recuenciadel radar ' c es la -elocidad de la lu#. "stos radares son utiliadosho' en da por la polica para edir la -elocidad de los coches 'tai/n en alaras para ladrones. Dado ue la ra)n potenciareciidaQpotencia eitida en un radar es in-ersa enteproporcional a la cuarta potencia de la distancia al oeto, losradares son en la a'ora de los casos sisteas de icroondas dealta potencia.


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Radiometr'a

A -eces las antenas de icroondas se utilian para edir lapotencia de ruido eitida directaente por un oeto ' la re6leadapor los oetos ue le rodean. "sta potencia de ruido tiene ue -ercon la radiaci)n de cuerpo negro eitida por el oeto por tener unateperatura no nula. A los receptores de icroondas destinados aedir la potencia de ruido eitida por los oetos se les conocecoo radi)etros.

os radi)etros se utilian en eteorologa para edir el per6il dehuedad ' teperatura de la at)s6era, el grado de huedad delsuelo, la poluci)n atos6/rica, o para hacer estiaciones del grosorde la nie-e (o del ni-el de agua en una inundaci)n# sore una gransuper6icie.os radi)etros se utilian en edicina para edir el per6il de

teperatura en el interior del cuerpo huano de una anera noin-asi-a con -istas a detectar in6laaciones o predecir el e6ecto delos 6*racos sore el organiso.


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os radi)etros tai/n se utilian en radioastronoa,lo cual ha peritido detectar tanto la radiaci)n de 6ondodel uni-erso (ue se supone deida a la teperaturaresidual del uni-erso despu/s de la ran "&plosi)n#coo la radiaci)n de cuerpos celestes ue son 6uerteseisores de icroondas, tales coo los uasares '

los pulsares (si ien el origen de la radiaci)n deicroondas no procede en este caso de la radiaci)n decuerpo negro#.


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Aceleradores de part'c&las

De la isa anera ue en los tuos de icroondas ha' unatrans6erencia de la energa cin/tica de un ha de partculascargadas (electrones# a la energa del capo electroagn/tico sepuede in-ertir el proceso ' utiliar la energa de un capo deicroondas para trans6erir energa cin/tica a un ha de partculascargadas ' acelerarlas."sta situaci)n se presenta en algunos aceleradores de partculas,ue son euipos de edida donde se counica una alta energa(del orden de e@# a un ha de partculas cargadas con -istas alestudio e&periental de la 6sica de partculas eleentales."&isten aceleradores lineales ' circulares."n los aceleradores lineales el ha de partculas se ue-e a lolargo del ee de una estructura de onda lenta, ue noralenteconsiste en una lnea de transisi)n cargada peri)dicaente conca-idades resonantes.


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Huando la -elocidad de la onda lenta ' del ha de partculas sonapro&iadaente iguales, se produce una *&ia trans6erencia deenerga del capo de icroondas al ha de partculas.

Hoo la -elocidad de las partculas -a auentando a lo largo delacelerador, las diensiones de la estructura de onda lenta tienenue ir caiando para poder adaptarse a los caios de -elocidadde las partculas."n los aceleradores circulares las partculas se ue-en soetidasa un capo agn/tico perpendicular a su tra'ectoria. Al ser la

tra'ectoria circular, los aceleradores circulares tienen un taao*s reducido ue los lineales para un ni-el de energa dado."n los aceleradores circulares se aplican seales de icroondas ala 6recuencia de ciclotr)n de las partculas en el acelerador. Goostante, esta 6recuencia de las seales de icroondas tiene ue ircaiando deido a ue cuando la -elocidad de las partculas seacerca a la de la lu, se produce un auento de su asa relati-ista' una disinuci)n de la 6recuencia de ciclotr)n (e6ecto desincrotr)n#.


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Aplicaciones en Medicina

a aplicaci)n de calor es un procediiento terap/utico utiliado usualenteen edicina. Xn auento local de la teperatura de un teido produce unadilataci)n de los -asos sanguneos alrededor del teido ' un auento delriego sanguneo, con lo cual el teido recie *s nutrientes ' anticuerpos, elproceso de curaci)n se acelera, ' ade*s, el dolor se reduce. ientras uelos /todos cl*sicos de aplicaci)n de calor en edicina (aos calientes,aos de para6ina e in6rarroo# s)lo act8an en super6icie, para trataientost/ricos en pro6undidad se aplican icroondas a 6recuencias de 2.4?

(hiperteria#.os aplicadores (antenas# se colocan a -arios centetros de la super6iciecorporal durante un tiepo entre 1? ' 30 inutos, ' se anean ni-eles deradiaci)n entre 100 P Qc2' -arios P Qc2.a aplicaci)n de icroondas se utilia en el trataiento de en6eredadesrelacionadas con proleas de las articulaciones (artrosis, artritis, reua#,en edicina interna (ronuitis, asa, in6artos#, en deratologa, enotorrinolaringologa, en o6talologa ' as recienteente, en trataientospara tratar tuores cancergenos.


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!iatermia

Ie conoce por diateria al /todo 6isioterap/utico de producci)nde calor en los teidos por la resistencia ue /stos o6recen al pasode una corriente el/ctrica de alta 6recuencia. a diateria, aplicadaediante cualuiera de las t/cnicas e&istentes, perite inducir calora los teidos iol)gicos ediante la penetraci)n de di-ersas 6orasde energa, entre las cuales podeos citar la energa aportada por

ondas electroagn/ticas.Hon la diateria, ' en concreto con la diateria electroagn/tica,se consigue un calentaiento en pro6undidad edianteoscilaciones de alta 6recuencia ue, en la ona de aplicaci)n, setrans6oran en energa calor6ica sin pro-ocar estulos el/ctricosen los ner-ios o en los 8sculos.


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Hon un trataiento diat/rico no es necesario poner alpaciente en contacto con los electrodos de un dispositi-o,sino tan s)lo colocarlo de 6ora ue sore /l incidan las

ondas eitidas por los electrodos ' ue se originan por eliso. De esta anera, las ondas electroagn/ticaspenetran en el cuerpo del paciente generando calor.Deterinando de 6ora precisa la 6recuencia de traao sepuede llegar a odelar la pro6undidad de penetraci)n de

la radiaci)n electroagn/tica ' actuar sore di6erenteseleentos constituti-os de los teidos iol)gicos huanos."n cualuier caso, se trata de radiaciones no ioniantesue no producen caios en la estructura olecular delas sustancias, siendo su contenido en agua elresponsale de la trans6oraci)n en calor de la energade alta 6recuencia aplicada.


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(ipertermia Electromagntica

os teidos cancerosos, e&cepto en su estado necr)tico, tienen unalto contenido de agua. o ue da lugar a un increento de laperiti-idad de los tuores."le-aci)n de Weperatura $ Disinuir el -oluen tuoral ' reducirla dosis de narc)ticos utiliados en la 6ase paliati-a del c*ncer.( Weperaturas del orden de 43 a 4? #

Ie utilia coo un agente sensiiliador de las radiacionesioniantes o uiioterapia.a cla-e de este proceso est* en calentar, edir la teperatura 'controlar el sistea+"l tiepo de calentaiento dee ser entre 1?' 30 inutos. "sto ha conducido a estalecer e&posicionesrecoendadas o est*ndar.


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IA> ( WA" # $


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IA> M S O" O2Q T ( PQKg # (T la densidad *sica del teido, Sconducti-idad ' " el capo el/ctrico en el interior+ control

interno de los capos f# "&perientaci)n (:antoas,aniales $ ratas, coneos, etc+riesgos e&trapolaci)n+# 'siulaci)n nu/rica+

$!licadores$1. Aperturas radiantes +guias de ondas aiertas altaperiti-idad, circula el aire ' en6ria la piel.

2. Hontroladores de 6ase por ordenador proporcionan gran caloren puntos precisos ' pro6undos+


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3.E Dipolos ' ranuras trataiento %in situ=.


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5es&nancia Ma%n@tica"s una t'cnica espectroscpica ue proporciona in)ormacin estructural y

estereou&mica en un tiempo reducido! *o es una t'cnica destructi#a y encuentra

aplicaciones en casi todas las +reas de la u&mica y en algunas de la biolog&a!

>! ( iagen por resonancia agn/tica # $ "&ploraci)n radiol)gicaue nace a principios de los 0 ue perite otener i*genes delorganiso de 6ora incruenta ( no in-asi-a# sin eitir radiaci)nioniante ' en cualuier plano del espacio ( el estadounidense

auterur ' el rit*nico ans6ield, preio noel de edicina 2003,introdueron inno-aciones al descuriiento de ^loch ' ills


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Facultad de Fsica

Eduardo Moreno Piquero CEM , curso2007/08

Xn capo agn/tico de 1.? Wesla alinea los *toos de hidr)genode los teidos corporales+cuando se interrupe el pulso agn/tico-uel-en a su posici)n inicial de relaaci)n eitiendo seales deradio captadas por receptores (antenas# ' analiadas por unordenador ( procesado digital de la in6oraci)n #+oteniendo, enpoco tiepo, una iagen tridiensional (%reanadas= en tres planos

Y a&ial,coronal ' sagital Y sin ue el paciente caie deposici)n+#.Hada teido produce una seal di6erente. ( la e&ploraci)n dura 20 Y

4? inutos ' el paciente dee estar copletaente uieto+#."s u' segura ( radiaci)n no ioniante #, sin eargo, puedeproducir claustro6oia ( tuo cerrado+ruido de los pulsosagn/ticos..# ' es relati-aente cara respecto a otras t/cnicasde radiodiagn)stico.!n-estigaci)n en t/cnicas de reconstrucci)n con enos

datosenos tiepo de los pacientes+


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Consideraciones )enerales

Hoo consecuencia de la asorci)n de energa se produce unaatenuaci)n de la onda a edida ue a-ana por el edio aterial.Ie denoina pro6undidad de penetraci)n ( # a la distancia en uelas aplitudes de los capos se reducen un 35 ( la densidad depotencia un 13,? # respecto a los -alores super6iciales.a asorci)n de la energa electroagn/tica por los teidos produce

un increento de teperatura."l hore ' los aniales son sensiles a los e6ectos t/ricos ( losoos ao riego sanguneo inhiici)n de itosis 'di6erenciaci)n celular cataratas; dao en las c/lulas gerinales testculos ue est*n a 4 por deao de la teperatura corporal;ueaduras internas necrosis; hiperteria aligna, etc. #.

Ion necesarios lites de e&posici)n+ ( -er talas aduntas #.


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Espectro

electromagntico :

Aplicaciones


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Ane*o : Alg&nos recientes dispositi+os y

proyectos,

,sstell mentor$Iistea port*til para edir laestailidad de los iplantes(coe6iciente de estailidad,!I]oseointegraci)nEdiagn)stico#.W/cnica no in-asi-a.Ie acti-a ediante un pulsoagn/tico generado por lasonda de edici)n.Iistea resonante $ @arillaagn/tica ( Iartpeg #colocada en el iplante+endi-ersas sesiones (entre dos 'tres eses#, eoriando losdatos, se oser-an las-ariaciones del !I]+


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Microondas para las cariesMicroondas para las caries

a aplicaci)n de icroondas en los dientes para e-itar las caries esa aplicaci)n de icroondas en los dientes para e-itar las caries es

una de las no-edades cient6icas ue se present) en la @!!una de las no-edades cient6icas ue se present) en la @!!Hon6erencia !nternacional de Halentaiento por icroondas ' AltaHon6erencia !nternacional de Halentaiento por icroondas ' Alta:recuencia celerada en @alencia 2004.:recuencia celerada en @alencia 2004.

"l catedr*tico de la Xni-ersidad aponesa de Kobushiban oshio"l catedr*tico de la Xni-ersidad aponesa de Kobushiban oshioGiaa ha presentado en la reuni)n, ue por priera -e se celer)Giaa ha presentado en la reuni)n, ue por priera -e se celer)en "spaa, una ponencia acerca de la aplicaci)n de icroondasen "spaa, una ponencia acerca de la aplicaci)n de icroondaspara la esteriliaci)n de caries dentales.para la esteriliaci)n de caries dentales.

Ieg8n Gibaa, cu'o grupo de in-estigaci)n, integrado tai/n porIeg8n Gibaa, cu'o grupo de in-estigaci)n, integrado tai/n porodont)logos de la Xni-ersidad de [saba, se trata de aplicarodont)logos de la Xni-ersidad de [saba, se trata de aplicaricroondas en el diente a6ectado para ele-ar la teperatura en lasicroondas en el diente a6ectado para ele-ar la teperatura en lascaries ue de esta 6ora, los icroorganisos ' acterias ue lacaries ue de esta 6ora, los icroorganisos ' acterias ue lapro-ocan, sensiles a la -ariaci)n de teperatura, ueran, sin uepro-ocan, sensiles a la -ariaci)n de teperatura, ueran, sin uese tenga ue e&tirpar el diente.se tenga ue e&tirpar el diente.

"ste /todo, ue en Jap)n se aplica de 6ora e&periental en"ste /todo, ue en Jap)n se aplica de 6ora e&periental enpacientes -oluntarios, tiene nuerosas -entaas. Go s)lo no ha' uepacientes -oluntarios, tiene nuerosas -entaas. Go s)lo no ha' ueeliinar o daar el diente a6ectado coo el caso del trataientoeliinar o daar el diente a6ectado coo el caso del trataientocon-encional, sino ue el diente se autoregenera tras un trataientocon-encional, sino ue el diente se autoregenera tras un trataientode tan s)lo cinco inutos.de tan s)lo cinco inutos.


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(%ric$lt$ra al cal&r de las micr&&ndas(%ric$lt$ra al cal&r de las micr&&ndas "l rupo de Halentaiento de icroondas de la Xni-ersidad e'es,


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D!I!"GWA A "j

". )pe artn, :.J. Jorge ^arreiroA. Wrasto' >os, :.J. Ares ias [onasJ.. Ieasti*n :ranco ' ^. >ias [onas

Ie ha diseado ' construido un dispositi-o e&periental para proporcionarradiaci)n controlada a un anial de peueo taao. "ste sistea periteedir la potencia asorida por el anial ue en coinaci)n con lasiulaci) :DWD perite calcular -alores de IA>.

Ie ha utiliado el sistea para la

e&posici)n de ratas potencialenteepil/ptica a una seal I de900. "l estudio de los e6ectos deesta radiaci)n en su sistea ner-iosocentral uestra iportantes caios enlos aniales e&puestos a seales de

900 con odulaci)n I.


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etecci!H[ !!, HI!H, X!H[ !!, HI!H, X


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Effect of Millimetera!e "rradiationEffect of Millimetera!e "rradiation

on#umor Metastasison#umor MetastasisBielectr'a/netic1 (7a1 ener'edade1 en ?u1ia y 'uc>1 tr1 $a1e1 del e1te)'uc>a1 ener'edade1 en ?u1ia y 'uc>1 tr1 $a1e1 del e1te)

La1 tre1 recuencia1 '1 c'une1 :ue 1uelen 1er e'$leada1 1n de 4()(. 53)6 yLa1 tre1 recuencia1 '1 c'une1 :ue 1uelen 1er e'$leada1 1n de 4()(. 53)6 y6")( !Hz)6")( !Hz)

@eid a :ue >an dad un1 re1ultad1 clnic1 e&celente1. 1e >an utilizad e1ta1@eid a :ue >an dad un1 re1ultad1 clnic1 e&celente1. 1e >an utilizad e1ta1radiacine1 1re dierente1 ener'edade1 c' lcera1 $;$tica1. ener'edade1radiacine1 1re dierente1 ener'edade1 c' lcera1 $;$tica1. ener'edade1cardi2a1culare1. a1'a rn:uial. etc)cardi2a1culare1. a1'a rn:uial. etc)

#e $uede utilizar c' 'ntera$ia cnjunta'ente cn tr1 trata'ient1#e $uede utilizar c' 'ntera$ia cnjunta'ente cn tr1 trata'ient1adjunt1) *' tera$ia adjunta e1t 1iend utilizada en la nin #2i;tica $araadjunt1) *' tera$ia adjunta e1t 1iend utilizada en la nin #2i;tica $arareducir l1 eect1 t&ic1 de la :ui'i y de la raditera$ia en el trata'ient dereducir l1 eect1 t&ic1 de la :ui'i y de la raditera$ia en el trata'ient decncer)cncer)

%n ?u1ia e&i1ten '1 de "000 re1idencia1 u >1$itale1 :ue utilizan la MM nda1%n ?u1ia e&i1ten '1 de "000 re1idencia1 u >1$itale1 :ue utilizan la MM nda1electr'a/n;tica1 'ili';trica1 y el n'er de $aciente1 :ue recien e1teelectr'a/n;tica1 'ili';trica1 y el n'er de $aciente1 :ue recien e1tetrata'ient 1e ele2a a (50000)trata'ient 1e ele2a a (50000)

A $e1ar del n'er de $aciente1 tratad1 cn e1te ';td. ;1te n 1uele 1er 'uyA $e1ar del n'er de $aciente1 tratad1 cn e1te ';td. ;1te n 1uele 1er 'uycncid $r ';dic1 y cientic1)cncid $r ';dic1 y cientic1)


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îoelectroagnetisoîoelectroagnetiso

îliogra6aîliogra6a


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^iliogra6a^iliogra6a $!licaciones 5ecnolgicas, -ndustriales )ostica*$!licaciones 5ecnolgicas, -ndustriales )ostica*

.!- /aues 1u'ry!.!- /aues 1u'ry! Micro2a#es ndustrial Scienti)ic and Medical pplications!Micro2a#es ndustrial Scienti)ic and Medical pplications!6"786"78 8,9S" *7!8,9S" *7!

:!- 7*S (7onsejo de Seguridad *acional! 6adiaciones ioni;antes y no ioni;antes!:!- 7*S (7onsejo de Seguridad *acional! 6adiaciones ioni;antes y no ioni;antes!7*S7*S


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$!licaciones Mdicas$!licaciones Mdicas

Gauner ! ntroduccin a la trans)erencia el'ctrica capaciti#a!Gauner ! ntroduccin a la trans)erencia el'ctrica capaciti#a! ilo)acial mplantsSandblasted and cid-"tc1ed Sur)ace /ournal o) ,ral Ma>ilo)acial mplants:003 #ol!. B4.-B5.

Aplicaciones Radiaciones No Ionizantes

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