Universidad Autónoma de Sinaloa Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Posgrado en Física SÍNTESIS DE GEL CENTELLADOR Presenta: Ing. Karla Adriana Bastidas.

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1 Universidad Autónoma de Sinaloa Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Posgrado en Física SÍNTESIS DE GEL CENTELLADOR Presenta: Ing. Karla Adriana Bastidas Bonilla Dirección de tesis: Dr. Gerardo Herrera Corral Dr. Ildefonso León Monzon

2 Introducción ➲ Los experimentos modernos de Física de altas energías requieren de detectores con capacidades extraordinarias, por ejemplo una alta eficiencia y velocidad de respuesta. ➲ El LHC, o Gran Colisionador de Hadrones funciona a un reloj de 25 ns. Es decir, cada 25 nanosegundos se esperan colisiones y por tal motivo los detectores de nivel CERO deben ser rápidos. ➲ Los detectores de centelleo se encuentran entre los mas rapidos, pues sus tiempos de decaimiento son del orden de 2 nanosegundos (BC-404). ➲ Esta característica es una propiedad intrínseca de los materiales que constituyen a los detectores. ➲ Por lo tanto el estudio de nuevos materiales es una necesidad para el desarrollo de la fisica de altas energías. ➲ Además de los requerimientos para propositos fisicos, nos interesa el estudio de materiales con propiedades no toxicas amigables con el medio ambiente, y si es posible biodegradable.

3 Motivación Desarrollar un detector con las capacidades siguientes: 1.Resolución espacial de 1 mm 2.Buena eficiencia en la generación de luz por el paso de partículas cargadas ~10000 fotones /MeV 3.Permitir el embebido de fibras ópticas 4.Flexible

4 ➲ Materiales PPO como dopante primario 0.2 g. POPOP como dopante secundario 0.0002 g. Prueba de Muestra 1 Primer muestra obtenida de gel centellador : Película de 1mm de espesor

5 Arreglo Experimental Fotomultiplicador (PMT) Caja de Petri Se posicionó el PMT directamente al petri. Y evitamos el contacto con el Gel centellador.

6 Arreglo experimental

7 Se tomaron 10 mediciones y cada una de ellas en un intervalo de tiempo de 1 min. El voltaje que aplicamos en la primera adquisición de datos fue de 1100 V. El discriminador del osciloscopio en 1100mV. Primera adquisición de datos

8 PMT - Gel Petri (Rate rayos cósmicos 5 4 4 6 3 5 4 7 4 5 PMT - Gel - Petri Fuente aprox. (Rate) 102 100 90 95 97 95 101 90 98 90 PMT (Rate rayos cósmicos) 16 23 36 43 55 65 76 84 93 106 Resultados En la primera muestra de Gel centellador los resultados no fueron muy favorables ya que no hubo cambios significativos en la medición al colocar el gel con el foto-multiplicador ya que la producción de luz fue muy pequeña o nula. Rate Promedio = 4.7 4.7 95.8

9 Segunda adquisición de datos, Muestra 1 PMT (rate cósmicos) 111 29 3 410 59 6 7 811 912 109 PMT - Gel – Petri (rate cósmicos) 11 9 10 9 9 11 PMT – Gel- Petri – Fuente Rate 11 13 22 19 16 14 19 8 13 19 PMT - Petri – Fuente (rate) 11 9 12 18 14 12 14 15 Voltaje del PMT = 1000 V. Voltaje del discriminador = 70mV. Rate = 10.2 10.1 15.4 12.9 Promedio

10 Mediciones de Muestra 2 ➲ Materiales PPO dopante primario 0.2 gr. (POPOP) dopante secundario 0.002 gr. Concentración del dopante secundario aumentado.

11 Segunda adquisición de datos Se tomaron 10 mediciones y cada una de ellas en un intervalo de tiempo de 1 min. El voltaje que aplicamos en la segunda adquisición de datos fue de 1000 V. El voltaje de discriminador se ajustó a 70mV.

12 Arreglo experimental

13 PMT 13 24 33 44 52 63 73 85 95 103 PMT - Gel 15 16 12 15 16 18 14 15 6 16 El voltaje que aplicamos en la segunda adquisición de datos fue de 1000 V. El discriminador del osciloscopio en 70mV. Adquisición de datos segunda muestra PMT - PPetri 4 6 5 4 5 4 5 4 5 4 PMT - VPetri - Ppetri- fuente 6 7 12 5 7 6 6 8 6 7 Rate = 3.5 14.3 4.6 7 Promedio

14 PMT - FUENTE Como se muestra en la imagen no es posible contar los pulsos a simple vsta, se puede observar la actividad que tiene la fuente radioactiva. ARREGLO EXPERIMENTAL

15 La fuente radioactiva con la muestra de gel centellador aumenta considerablemente la cantidad de pulsos generados por el PMT. Dándonos la certeza que la fuente y el material están interaccionando incrementando las señales del PMT Arreglo experimental

16 Histograma de carga Carga total = 108.6 pC.

17 Los pulsos que hemos obtenido en las pruebas han sido considerablemente grandes entre 200mV – 400 mV aprox. Muestra 3

18 Muestra 2 Plástico Centellador Muestra 3 Muestra 1

19 Conclusiones 1.Resolución espacial de 1 mm 2.Buena eficiencia en la generación de luz por el paso de partículas cargadas ~10000 fotones /MeV 3.Permitir el embebido de fibras ópticas 4.Materia prima con baja toxicidad, o reducidas al mínimo. 5.Lograr un material reutilizable y biodegradable en un alto porcentaje y tiempo de vida corta. 6.Inflamable a temperaturas del orden de 100 grados centígrados. 7.Flexible 8.El material es polar y acepta fácilmente compuestos con Gadolinio. 9.Permite miniaturizar detectores de radiación y disminuir el peso en sistemas de detección.