Estudo das propriedades de diamantes policristalinos para uso em detectores de partículas de alta energia

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Derós, Marcos Antônio de Oliveira
• Orientador(a): Silveira, Gustavo Gil da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Detectores de particulas; Diamante sintético; Espectrometros
• Palavras-chave em Inglês: Proton detectors; Synthetic diamond; Polycrystalline structure; Proton precision spectrometer
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/271920

O estudo de detectores de partículas resistentes à radiação está em evidência na física de altas energias, especialmente pelo considerável aumento na luminosidade na operação do Grande Colisor de Hádrons do CERN programada para iniciar em 2029. O diamante policristalino poderia ser uma potencial alternativa, destacando-se por menor custo em comparação ao diamante monocristalino, contudo a ineficiência na coleta de carga é conhecida devido aos contornos de grãos. Neste trabalho, desenvolvemos uma simulação computacional de detectores planares de diamante policristalino com o intuito de reproduzir o seu desempenho frente ao diamante monocristalino no regime de altas energias e verificar o grau de aprimoramento necessário para emprego no Espectrômetro Preciso de Prótons do Solenoide Compacto de Múons. A eficiência do detector para partículas minimamente ionizantes varia de 13% a 40%, sendo o diamante de crescimento colunar o que apresenta melhor desempenho. A resposta do detector frente a prótons de 7 TeV, em condições análogas às do Espectrômetro Preciso de Prótons, revela-se limitada, com eficiência de até 30%, indicando sua inadequação para essa situação específica. Em relação aos íons, como partículas alfa de 5,8 MeV, apenas o diamante de crescimento colunar demonstra ser apropriado, exibindo uma eficiência de 33%. A baixa eficiência observada leva a classificar o diamante policristalino como um material indicado para a aplicação de contagem de partículas. Simplificações utilizadas na simulação, como a modelagem dos grãos e a geometria em duas dimensões podem subestimar a queda na eficiência, sendo um aspecto a ser aprimorado futuramente.