Desenvolvimento de Detectores Sensíveis a Posição Multifilares e Multi-GEM para Obtenção de Imagens de Raios-X

Apresentamos o desenvolvimento de dois detectores a gás para obtenção de imagens de raios-X. O primeiro deles é um detector proporcional de grande área (DPGA, 20x20cm2) baseado em um arranjo multifilar. O segundo utiliza eletrodos micro-fabricados em uma estrutura que permite multiplicação de elétrons (Gas Electron Multiplier, GEM). Este último é composto por três GEMs operando em cascata (triplo-GEM). Os dois detectores empregam como eletrodo amostrador de carga elétrica uma placa de circuito impresso em multicamadas, à qual são acopladas duas linhas retardo responsáveis pela identificação das duas coordenadas de posição de cada partícula detectada. Detalhes referentes à concepção do DPGA são apresentados, tais como: desenhos técnicos das partes mecânicas; configuração geométrica da placa de circuito impresso em multicamadas de área 20x20cm2 e dos planos de fios; dimensionamento elétrico, simulação e caracterização das linhas de retardo; simulações para estimativas da resistência mecânica da janela do detector à pressão do gás de operação. Para o detector triplo-GEM foi projetado um sensor de carga elétrica de dimensões reduzidas, já que este tem que amostrar nuvens de elétrons com largura inferior a 1mm. Foi focalizado o acoplamento entre a estrutura triplo-GEM e o sensor. São apresentados estudos dos efeitos do campo elétrico de indução sobre a velocidade de arrasto dos elétrons e simulações para determinar os parâmetros geométricos da região de indução e escolher a mistura gasosa mais adequada para a amostragem da nuvem eletrônica gerada por partículas ionizantes. A fim de avaliar o desempenho dos detectores são apresentadas medidas de ganho, de resolução em energia, de não linearidades integral e diferencial (INL e DNL) e de resolução espacial, bem como uma análise dos resultados obtidos.