Uma equipe SINE2020 financiada pela UE está trabalhando no desenvolvimento de câmaras de placas resistivas para detectores de nêutrons para ajudar a melhorar os experimentos para cientistas em toda a Europa.

As câmaras de placas resistivas (RPCs) são amplamente utilizadas para detectores de grandes áreas, como por exemplo, em Física de Altas Energias para estudar a natureza das partículas que constituem a matéria ou em Física de Astropartículas para observar os raios cósmicos. Devido à sua estrutura simples, esses detectores não são caros. Apesar da simplicidade, eles fornecem uma resolução espacial muito boa e um tempo muito rápido. Pesquisadores do LIP Coimbra, Portugal, estão investigando o uso de RPCs para detectores de espalhamento de nêutrons no âmbito do SINE2020 Detectors WP. Melhorar os experimentos de nêutrons ajudará no avanço do conhecimento em campos tão variados como, por exemplo, saúde, energia, artes, e agricultura.

Falei com o Luís Margato que me disse que, Parece que os RPCs nunca foram usados ​​para espalhamento de nêutrons. Então, por que sua equipe acha que pode ser uma boa solução?

• Sua configuração embutida em camadas é adequada para arquiteturas de detectores multicamadas, necessários para garantir alta eficiência de detecção.
• Eles são, essencialmente, detectores robustos e livres de descargas e, portanto, não há necessidade de "babá" ou monitoramento contínuo.
• Os RPCs têm uma estrutura muito simples:duas placas, pelo menos uma delas feita de um material resistivo (por exemplo, vidro ou cerâmica) e um gap de gás.

Olhando dentro do detector

Os detectores são usados ​​para identificar com alta precisão a localização da interação de nêutrons durante um experimento. A equipe investigará o que acontece quando RPCs revestidos com 10B são usados ​​para detecção de nêutrons e como eles funcionam. Eles trabalharão na construção de RPCs com revestimento 10B4C sensíveis à posição com uma configuração multicamadas. Os revestimentos 10B4C para os RPCs foram produzidos pelo European Spallation Source Detector Coatings Workshop. A avaliação de protótipos de detectores com nêutrons térmicos será realizada em uma linha de feixe na fonte de nêutrons FRM II.

Passo a passo em direção à alta eficiência do detector

A equipe começou com uma configuração RPC simples e, assim, projetou dois protótipos para serem testados, um deles com revestimento 10B4C e outro sem. Resultados anteriores mostraram que a eficiência de detecção do RPC revestido com 10B4C era tão alta quanto o esperado. Os resultados experimentais mostraram um platô estendido em função da alta tensão, em uma região (ver gráfico) onde RPCs mostram baixa sensibilidade a partículas ionizantes mínimas, o que significa que o detector é sensível a nêutrons, enquanto a sensibilidade aos raios gama deve permanecer muito baixa. Uma resolução espacial abaixo de 1 mm FWHM foi demonstrada nestes testes preliminares.

Após os bons resultados iniciais, a equipe se juntou ao projeto SINE2020 e começou a investigar um dos principais parâmetros dos RPCs. Eles queriam entender como a largura da lacuna de gás influencia a resposta RPC. Eles projetaram dois protótipos e os testaram na fonte de nêutrons FRM II, Alemanha, em julho de 2016. A resolução melhorou consideravelmente, com resultados mostrando uma resolução de posição 2D de pelo menos 0, 5mm FWHM para ambas as coordenadas.

No momento, a equipe está caracterizando a sensibilidade gama dos dois RPCs testados no FRM II com fontes gama 22Na e 60Co no LIP; eles estão examinando as formas de onda do componente rápido e lento dos sinais induzidos, com a intenção de verificar a possibilidade de discriminação da forma de pulso para rejeitar raios gama e eventos de fundo; e eles estão projetando e construindo uma pilha de RPCs de lacuna dupla com larguras de lacuna de gás estreitas.

Benefícios de participar do SINE2020

Participar do SINE2020 tem vantagens importantes. O financiamento foi essencial para a equipe prosseguir suas atividades de P&D em tecnologias de detecção inovadoras para nêutrons térmicos. O acesso contínuo a linhas de feixe em instalações de nêutrons para realizar a avaliação de protótipos de detectores encurta o tempo necessário para desenvolvimentos e novas ideias a serem realizadas.

A possibilidade de trocar conhecimentos e experiências com a comunidade de especialistas em detectores das instalações de nêutrons líderes na Europa é fundamental para que a equipe direcione seu know-how aos requisitos do detector.