Un equipo de SINE2020, financiado con fondos europeos, está trabajando en el desarrollo de cámaras de placas resistivas para detectores de neutrones a fin de ayudar a mejorar los experimentos para científicos de toda Europa.

Las cámaras de placas resistivas (RPC) se utilizan ampliamente para detectores de áreas grandes, como por ejemplo, en Física de Altas Energías para estudiar la naturaleza de las partículas que constituyen la materia o en Física de Astropartículas para observar los rayos cósmicos. Debido a su estructura simple, estos detectores no son costosos. A pesar de la sencillez, proporcionan una resolución espacial muy buena y una sincronización muy rápida. Investigadores de LIP Coimbra, Portugal, están investigando el uso de RPC para detectores de dispersión de neutrones en el marco del SINE2020 Detectors WP. La mejora de los experimentos de neutrones ayudará a promover el conocimiento en campos tan variados como, por ejemplo, salud, energía, letras, y agricultura.

Hablé con Luís Margato quien me dijo eso, Parece que los RPC no se han utilizado nunca para la dispersión de neutrones. Entonces, ¿por qué cree su equipo que podrían ser una buena solución?

• Su configuración en capas incorporada es adecuada para arquitecturas de detectores multicapa, necesario para garantizar una alta eficiencia de detección.
• Básicamente, son detectores robustos y sin descargas, por lo que no hay necesidad de "cuidado de niños" o monitoreo continuo.
• Los ERT tienen una estructura muy simple:dos placas, al menos una de ellas de material resistivo (por ejemplo, vidrio o cerámica) y un espacio de gas.

Mirando dentro del detector

Los detectores se utilizan para identificar con alta precisión la localización de la interacción de neutrones durante un experimento. El equipo investigará qué sucede cuando se utilizan RPC recubiertos de 10B para la detección de neutrones y cómo funcionan. Trabajarán en la construcción de RPC recubiertos de 10B4C sensibles a la posición con una configuración multicapa. Los recubrimientos 10B4C para los ERT han sido producidos por el Taller europeo de recubrimientos para detectores de fuentes de espalación. La evaluación de los prototipos de detectores con neutrones térmicos se realizará en una línea de haz en la fuente de neutrones FRM II.

Paso a paso hacia una alta eficiencia del detector

El equipo comenzó con una configuración RPC simple y, por lo tanto, diseñó dos prototipos para probarlos, uno de ellos con revestimiento 10B4C y otro sin revestimiento. Los resultados anteriores mostraron que la eficiencia de detección del RPC recubierto con 10B4C era tan alta como se esperaba. Los resultados experimentales mostraron una meseta extendida en función de alto voltaje, en una región (ver gráfico) donde los RPC muestran baja sensibilidad a partículas ionizantes mínimas, lo que significa que el detector es sensible a los neutrones, mientras que se espera que la sensibilidad a los rayos gamma permanezca muy baja. En estas pruebas preliminares se demostró una resolución espacial inferior a 1 mm FWHM.

Después de los buenos resultados iniciales, el equipo se unió al proyecto SINE2020 y comenzó a investigar uno de los principales parámetros de los ERT. Querían comprender cómo el ancho del espacio de gas influye en la respuesta de RPC. Diseñaron dos prototipos y los probaron en la fuente de neutrones FRM II, Alemania, en julio de 2016. La resolución mejoró considerablemente, con resultados que muestran una resolución de posición 2D de al menos 0, FWHM de 5 mm para ambas coordenadas.

En este momento, el equipo está caracterizando la sensibilidad gamma de los dos RPC probados en FRM II con fuentes gamma de 22Na y 60Co en LIP; están examinando las formas de onda del componente rápido y lento de las señales inducidas, con la intención de comprobar la posibilidad de discriminación de la forma del pulso para rechazar los rayos gamma y los eventos de fondo; y están diseñando y construyendo una pila de ERT de doble espacio con anchos de espacio de gas estrechos.

Beneficios de participar en SINE2020

Participar de SINE2020 tiene importantes ventajas. La financiación fue fundamental para que el equipo prosiguiera sus actividades de I + D sobre tecnologías innovadoras de detección de neutrones térmicos. El acceso continuo a las líneas de haz en las instalaciones de neutrones para realizar la evaluación de los prototipos de detectores acorta el tiempo necesario para que se realicen los desarrollos y las nuevas ideas.

La posibilidad de intercambiar conocimientos y experiencias con la comunidad de expertos en detectores de las instalaciones de neutrones líderes en Europa es fundamental para que el equipo impulse su conocimiento hacia los requisitos de los detectores.