Desenvolvimento de Detectores a Gás de Padrão Microscópico para Experimentos com Raios X

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Sales, Eraldo de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Computational Simulation.; Detecção de Partículas; Detectores a Gás; Gas Detectors; Particle Detection; Raios X; Simulação Computacional.; X Ray
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-27102020-195532/

Foram realizadas simulações de várias características do funcionamento de um triplo GEM (Gas Electron Multiplier) de geometria bicônica padrão, incluindo o ganho efetivo, o estudo do movimento dos íons positivos e a resolução em energia e espacial. Considerando que as simulações foram desenvolvidas em softwares livres, que nem sempre são amigáveis a novos usuários, foi desenvolvida uma ferramenta que as automatiza e facilita o uso, dispensando a exigência de configurar todos os arquivos necessários para executar cada programa. No intuito de fazer a validação das simulações, foi efetuada uma comparação da curva de ganho simulada com uma curva experimental de um triplo GEM padrão do CERN, com uma boa concordância. Foi simulado um detector com geometria alternativa (cônica, máscara simples), onde se explorou a variação das características estudadas em função do diâmetro dos furos e do espaçamento entre os mesmos. Nessas simulações foram identificados parâmetros ótimos para cada característica estudada, como o diâmetro ou espaçamento que maximiza o ganho ou minimiza o movimento retrógrado de íons, por exemplo. Aplicando os parâmetros geométricos que maximizam o ganho, com espaçamento entre orifícios de 120 µm, diâmetro superior de 60 µm e inferior de 70 µm, foi encontrada uma configuração de um GEM cônico (máscara simples) que pode chegar a um ganho até 75% maior em relação à configuração usual (espaçamento de 140 µm, diâmetro superior de 70 µm e inferior de 60 µm). Essas propostas de melhorias podem ser empregadas em uma nova versão desse detector que pode vir a ser efetivamente construído. Foram realizados também experimentos com um detector multifilar e um GEM de geometria alternativa utilizando uma fonte de 55Fe. Nesses experimentos, pôde-se caracterizar a resolução em energia e a curva de ganho, cujos comportamentos estão de acordo com aqueles estimados pelas simulações.