Publicado por intranet em qua, 23/10/2024 - 10:11
Os detectores gasosos micro-estruturados constituem uma nova geração de detectores de radiação com ampla utilização em experimentos de física de partículas e nuclear de altas energias. Como ficam muito expostos à radiação, esses detetores tendem a se degradar com o tempo, diminuindo o seu desempenho. No HEPIC, o professor Tiago Fiorini é um dos pesquisadores que está conduzindo uma nova abordagem para compreender os motivos da degradação.
No grupo do HEPIC, o estudo começou a ser realizado em 2019. Atualmente, Tiago conta com o auxílio do doutorando William Wallace, que entrou no projeto recentemente. O projeto de William nesse campo visa a longevidade de detectores gasosos micro-estruturados de uso em experimentos de físicas de altas energias.
Para obter mais informações, a comunicação do HEPIC entrevistou Tiago e William. Na oportunidade, o professor detalha o surgimento deste estudo e comenta que o projeto surgiu devido a sua experiência com a interface entre física nuclear e física dos materiais.
"Eu vi dentro da pesquisa bibliográfica sobre esse assunto que a pesquisa feita sobre essa degradação é fenomenológica, ou seja, se sabe que o detector degrada, então se mede quanto ele degrada e se faz as correções necessárias nos dados dada essa degradação. Não existia até então uma pesquisa sobre o porquê essa degradação ocorrer ou como evitá-la. Então, dada essa minha experiência, começamos uma nova linha de pesquisa, que seria complementar à linha de pesquisa existente", afirma Tiago.
Na prática, o projeto pretende se concentrar nas câmaras de projeção temporal, que possibilitam a determinação de trajetórias de partículas carregadas em um espaço tridimensional. Apesar de estudos revelarem que a tecnologia de detetores multi-estruturados apresenta maior resistência à radiação, ainda assim são observados efeitos relacionados à degradação dos seus materiais.
Sendo assim, o trabalho visa a caracterização dos efeitos de degradação dos materiais em situações controladas na tentativa de se melhor entender o processo, visando o aumento da longevidade. Esse estudo se faz necessário para a recalibração dos experimentos atuais que adotam essa tecnologia, mas também para viabilizar experimentos futuros, como apontado pelo último relatório do Conselho Europeu para Futuros Aceleradores.
Do início ao presente: quais foram os principais desdobramentos da pesquisa
Apesar de Willian ter iniciado a colaboração com o prof. Tiago mais recentemente , o início do projeto contou com a participação do aluno Thiago Badaró, que publicou no começo desse ano um dos parâmetros importantes da degradação desses detetores ao longo do tempo. Na oportunidade, foi constatado que este tem uma camada isolante feita de um polímero especial, chamado poliamida, o qual vai erodindo com o tempo.
De acordo com Tiago, o artigo demonstrou como se dá a deterioração do detector. "A camada isolante vai se deteriorando e vai se depositando na camada condutiva. Isso tem vários efeitos de performance do detector, porque ele forma uma nova camada isolante onde não deveria formar e acaba acumulando cargas elétricas onde ele não deveria acumular, deformando a sua configuração de campo elétrico", explica.
Ainda de acordo com ele, a contribuição importante do grupo nessa área é de fato demonstrar que esse material foi depositado na superfície do eletrodo . Ele explica que até então, as técnicas de caracterização que eram usadas para entender essa degradação não permitiam dizer qual era o material que estava sendo depositado em cima dos eletrodos, uma vez que dizia que era um material isolante, com carbono e oxigênio. Porém, eles conseguiram mostrar que o que tem lá é uma molécula que tem a sua origem na poliamida.
"O que se tinha de entendimento era que essa camada vinha do gás. Mas a gente demonstrou que não, ela vem do próprio material do detector. Esse é um resultado importante. Outros resultados que foram consequência é que a gente mostra que conforme o detector aquece, existe uma migração de materiais dentro do detetor . Especificamente, ele tem uma camada de adesão entre o eletrodo condutor e a camada isolante e quando você aquece o detetor, essa camada de adesão some. Ela difunde para dentro do condutor e ele pode descamar ao longo do tempo", explica o professor.
Arranjo experimental ultra limpo em construção pelo grupo pretende controlar a composição de gás, com um espectrômetro de massa para analisar a composição do gás
Com a montagem pronta, o arranjo experimental está sendo utilizado por William para a realização de testes. Com isso, o objetivo é compreender como é que funciona o fluxo de gás no próprio equipamento. O mesmo é composto de quatro controladores de gás, uma caixa de controle e um controlador de pressão, que ainda não está sendo utilizado, pois passa por testes de caracterização do equipamento.
Em conversa com a comunicação do HEPIC, William comenta que nesses quatro controladores de gás a ideia é colocar tipos diferentes de gás, que seriam nitrogênio, CO2, argônio e metano.
"Junto a essa caixa de controle de fluxo de gás, tem o espectrômetro de massa adquirido para o estudo. Avançarmos nesse estudo e esse espectrômetro permite que a gente consiga identificar dentro do fluxo de gás as diferentes moléculas que podem estar no circuito. Além desse espectrômetro existe uma câmera, montada durante a pesquisa do Thiago Badaró, que será utilizada para fazer os estudos de degradação controlada do GEM. Nessa câmera existem duas entradas de gás, no caso entrada, saída e a parte principal da câmera que é onde vai ser colocado o detetor ", comenta William.
Em complemento, Tiago afirma que os controladores de fluxo de gás foram adquiridos com o recurso FAPESP, por meio do seu projeto projeto PI e o espectrômetro de massa com o recurso do INCT CERN Brasil.
