3.01 Tesis doctorado

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Browsing 3.01 Tesis doctorado by Author "Abusleme Hoffman, Ángel Christian"

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    Detector de partículas híbrido con resolución espacial mejorada
    (2024) Masoliver Aguirre, Pavel Ilyan; Abusleme Hoffman, Ángel Christian; Pereda Torres, Javier; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En la actualidad, los detectores de partículas pueden ser encontrado en diversos instrumentos utilizados en distintos campos, desde la medicina hasta la física de partículas. Para la construcción de estos instrumentos uno de los elementos comúnmente utilizados son los centelladores plásticos orgánicos, debido a su facilidad de producción y bajo costo. Los instrumentos que se han implementado, en general, se pueden dividir en dos arquitecturas de detección: segmentados y tiempo de vuelo. La principal desventaja de ellos es que, mientras el primero utiliza un gran número de canales de lectura, presentando un mayor costo, el segundo no alcanza una resolución espacial suficiente para ciertas aplicaciones. Es por esto que se presenta un nuevo concepto híbrido de detectores de partículas que permite una resolución espacial del orden de la de los detectores segmentados, pero con un menor número de canales de lectura al utilizar información del tiempo de vuelo. Para transformar cada elemento de resolución en diferencias de tiempo se propuso una línea de retardo discreta. Se introdujo una nueva cifra de desempeño, Longitud Sensible Específica (SSL), para comparar de manera efectiva detectores que utilizan diferentes técnicas y lógicas de posicionamiento. Se desarrolló un prototipo unidimensional conformado por centelladores plásticos y fotomultiplicadores de silicio (SiPM) acoplados a ellos. Para aumentar el número de elementos de resolución se utilizó una técnica de solapamiento de centelladores. Cada SiPM se conectó a una intersección de la línea de retardo discreta, y los extremos de esta se acoplaron a dos módulos de lectura formados por un preamplificador, pulse-shaper y discriminador. Las pruebas realizadas mostraron la factibilidad de resolver la posición de los centelladores activados mediante las diferencias de tiempo de llegada de las señales eléctricas que se transmiten por la línea de retardo discreta. Los resultados indicaron que la resolución espacial del prototipo es del orden de los milímetros, similar a lo obtenido en instrumentos segmentados. Por otro lado, al utilizar sólo dos canales de lectura para determinar las diferencias de tiempo de las señales, la lógica de lectura del prototipo es comparable con la de los instrumentos basados en tiempo de vuelo. Comparando el prototipo desarrollado con diferentes instrumentos de la literatura en términos de la SSL, se observó que el valor de esta cifra es del orden de la de los instrumentos basados en tiempo de vuelo, pero con una mejor resolución espacial. Esto permite decir que el concepto propuesto utiliza de manera más eficiente los canales de lectura en comparación con otras implementaciones.