Detector de nêutrons térmicos baseado em GEM com deposição de 10B4C sobre cátodo de alumínio

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Serra Filho, Lucas de Arruda
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3He alternative; alternativas ao 3He; detecção de nêutrons; detectores gasosos microestruturados; Gas Electron Multiplier; micropattern gaseous detectors; neutron detectors
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-08032022-102912/

Desde sua descoberta em 1932, nêutrons tiveram um papel essencial no entendimento da física nuclear. Como não interagem por meio de forças elétricas, eles constituem partículas desafiadoras para detecção. Desenvolvimentos cruciais como os realizados por Shull e Brockhouse permitiram usar nêutrons para, além da geração de energia, o estudo de propriedades estáticas e dinâmicas da matéria. Com a escassez de 3He, o isótopo mais utilizado para detecção de nêutrons, a comunidade científica iniciou a busca por métodos viáveis de detecção de nêutrons, utilizando isótopos alternativos como 157Gd, 10B, e 6Li, que também apresentam alta seção de choque de captura para nêutrons térmicos. Paralelamente, o interesse em ciência de nêutrons tem crescido devido aos diversos avanços nas técnicas de espalhamento, amplamente utilizadas em várias áreas como Química, Física, Biologia e Engenharia. Tais avanços dependem do desenvolvimento de detectores, que também cresceu nos últimos anos, juntamente com a capacidade de se obter feixes de nêutrons monocromáticos tanto em pequenas como grandes instalações. Para aplicações que requerem grandes áreas e volumes de detecção, os detectores a gás ainda são uma escolha importante. A nova geração de detectores gasosos, os detectores gasosos microestruturados (MPGDs) como o multiplicador gasoso de elétrons (GEM), introduziu novas características, apresentando melhor resolução espacial e de energia, capacidade de operação sob altas taxas de radiação, melhor performance ao longo do tempo e preço competitivo, os tornando amplamente utilizados em vários experimentos. Este trabalho consistiu em projetar, construir e caracterizar um detector de nêutrons a gás, sensível à posição, que utiliza GEMs. Utilizamos  10B4C como conversor de nêutrons térmicos, depositado sobre o cátodo de alumínio do detector. O protótipo apresentou resolução espacial de pelo menos 3 mm e 2.66(30) % de eficiência de detecção, como calculado pelos modelos teóricos adotados neste trabalho. Também se demonstrou estável para longas aquisições sendo uma alternativa versátil para várias aplicações futuras.