1 / 15

Detectores de Centelleo

belden
Download Presentation

Detectores de Centelleo

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


    1. Detectores de Centelleo Suficiencia Investigadora Carmen Iglesias Escudero Universidad Autónoma de Barcelona Departamento de Física

    2. INDICE Material Centelleador Fotomultiplicadores Acoplamiento Centelleador-PMT Ejemplo: TileCal

    3. INTRODUCCIÓN PRINCIPIO: Radiación atraviesa centelleador, excita átomos ? emisión de luz. La luz se transmite por guías al PMT: fotones ? e- Se amplifica la señal que se analiza en el sist. electrónico. INFORMACION: Energía depositada o total de la partícula Tiempo de llegada del fotoe- (<1ns) Posición (área que abarca en el centelleador)

    4. 1.MAT. CENTELLEADOR Partículas atraviesan detector ? ioniza átomos ?átomos o moléculas ionizados vuelven al estd. fund: - TRANS. NO-RADIATIVAS - TRANS. RADIATIVAS: luminiscencia:emisión de luz a) Átomos:luz emitida en UV b) Moléculas:(orgánicos) Gran nº de niveles de energía, ancho espectro trans.radiativas y no-radiativas.2 procs de desexc. c) Cristales: (inorgánicos)Un e- se excita hasta banda conducción y queda un hueco en band valencia. O se crea un excitón, par e-hueco acoplados. 1) un h del exciton encontraun átomo y lo ioniza. 2) un e- se recombina con un átomo emitiendo un fotón Este proceso lleva tiempo, Ej: (NaI Tl)?300ns

    5. Rendimiento La señal detectada se mide en términos de: NaI: 1/25eV Plástico: 1/100eV BGO:1/300eV El rendimiento del detector: Eficiencias típicas del PMT ? 30% ? de todos los fotones recogidos, sólo el 30% serán detectados. Si la respuesta del centelleador es lineal a Eexcitac, la luz emitida es proporcional a Eionización: L ? ?Eionizacion En realidad, depende también del tipo de partícula, densidad íonización (dE/dx) y eficiencia de centelleo

    6. Fotocátodo: foton ? e- , por efect fotoelectrico. Colector de e- : focaliza e- mediante un campo E hacia el ldier dinodo. Multiplicador: acelera e- del ler dinodo a una serie de electrodos secundarios, generando más e- en cada nuevo choque en los dinodos. Anodo: Recoge la cascada de e- en corriente de señal para poder ser amplificada y analizada. 2.FOTOMULTIPLICADOR

    7. Fotocátodo Consiste en una fina capa de material fotosensible dentro de la ventana del PM . Convierte fotón ? e- , por efect fotoelectrico : E: energía cinética del e- emitido E = h? - ? ?: frecuencia de luz incidente ? : función trabajo Es necesaria una ? mínima para que se produzca. La eficiencia cuántica del PMT : varia fuertemente con ? y la estructura del material - metales: QE ? 0.1% - semiconductores: QE ? 20-30 %

    8. Dirige los e- desde el cátodo hacia el ler dinodo del multiplicador. Se utiliza un electrodo acelerador al mismo V que el dinodo, junto con un electrodo focalizador situado en la pantalla de cristal: - el mayor nº de e- debe llegar al dinodo desde cualquier punto del catodo. - el tiempo del e- en llegar al ler dinodo debe ser independiente del punto de emisión. Sistema Colector

    9. Multiplicador Los e - del ler dinodo generan emisiones secundarias que son aceleradas a una cadena de dinodos donde aumentan el nº de e - en cada choque Se crea 105 -107 e – por cada fotoe - emitido por el cátodo. La amplificación depende del nº de dinodos y del V.Ganacia total del PMT con n dinodos: G = ?n ? = ? ?V dinod-dinod factor emisión 2ria Cambios de 1% en ?V din-din llevan a cambios de n% en ganancia ?HV debe esta regulado!!!

    10. Linearidad de Corriente La linearidad del PMT depende del tipo de dinodo y corriente del tubo. La corrte aumenta con el V hasta un nivel de saturación ?existencia de nube de e- que anula campo E y evita aceleración de e- . Importante trabajar con V suficiente alto para tener I estable Idealmente, la ganancia del multiplicador es cte. En la práctica, no es así por la estadística de la multiplicación de e–. El espectro de carga, para un solo e– la distribución del nº de e– sigue es de Poisson: Los 2 primeros dinodos dominan la dispersión de QA. Para reducir dispersión: uso alto ?V en primeros dinodos

    11. Señal en el ánodo Varios factores afectan a la forma de la señal: a) La dispersión en la llegada de los e-: para un e-originario emitido desde el catado los e- secundarios no siguen el mismo recorrido. ligeramente asimétrica con cola en la drcha? señal mas lenta b) La señal de varios fotoe- será más ancha que la de uno solo: los fotoe- llegan en tiempos distribuido según el espectro temporal del centelleador c) El circuito de salida (R y C)

    12. A veces no es posible unir centelleador y PMT por: Falta de espacio Presencia de campo magnético Inconvenientes con la forma del centellador La luz del centelleador se transmite al PMT a través de guias de luz: 1) Lámina que adapta la forma rectangular del centelleador a la cara circular del PMT 2) Diferentes tiras unidas al borde del centelleador y retorcidas para converger en el cátodo del PMT El acoplamiento de la guía al centelleador y al PMT debe ser tal que permita: recogida de la mayor cantidad de luz transporte eficiente de luz 3.Guías de luz

    13. Recogida de luz

    14. Transporte de luz Es importarte transportar el mayor nº de fotones al cátodo del PMT. El contacto centelleador y PMT debe tener alta calidad óptica ?Materiales típicos son: - plexiglass, plasticos, cristal; - fibras opticas: son flexibles (ej: TileCal ) - guias de liquidos Trabajan bajo el principio de reflexión interna: la luz avanza reflejandose en las paredes interiores. Solo la fraccion de luz con ang > ?B es transmitida. Debido a la ley de Liouville, el area de sec. eficaz de la guia de luz no puede ser reducido sin perdida de luz. Se escoge un radio de curvatura: d = diametro guia de luz r = radio curvatura Con este radio, la luz entrante frontal a la guia de luz se transmite por reflexion total.

    15. 4.EJEMPLO:Tilecal Tilecal: Calorímetro hadrónico de ATLAS

More Related